感測元件

台亞擁有矽基與化合物半導體磊晶技術並提供專業的設計能力與晶粒製造技術，搭配可靠的品質管控能力，創造世界一流的感測元件，包含各樣式的光偵測元件方案如光電二極體、光電晶體、光閘流體，應用於穿戴式醫療、工業、汽車與家電產品等領域滿足生活體驗。

技術文稿

原理機制

當一具備足夠能量的光子衝擊二極體上且吸收發生於光電二極體裡的空乏層，其內建電場將會使產生的電子電洞對分別朝向陰極與陽極的方向移動，於是產生了光電流，而實際上光訊號是光電流與暗電流的疊加值，故可視作雜訊的暗電流需要被有效的降低來提高元件的感測靈敏度。

元件結構

光電二極體主要為PN接面組成，而在P型與N型之間插入高阻本質層即形成PIN結構，此可增加二極體空乏層的有效寬度，除了提高崩潰電壓外也可產生更大量的電子電洞對來提升量子效率，更可降低接面電容提高元件操作速度。

材料選擇

因光電二極體對特定範圍的光波長有敏感性，故會視光源的波長來選擇相對應的材料進行感測，材料如下：

矽基 PD : 常見感測波長可於 400~1100 nm
化合物 PD : InGaAs PD 常見感測波長介於 900~1700nm

重點特性

響應值 : 輻射光功率與產生的光電流的轉換效率，單位安培/瓦特(A/W)，其值可轉換為量子效率(%)
暗電流 : 在無照光環境下，受光元件中流動的電流，單位 = nA
崩潰電壓 : 二極體逆向導通時最小的逆偏電壓
響應頻譜 : 不同入射光源波長對光電流轉換效率曲線圖，光譜如下範例：

技術文稿

原理機制

光電晶體是一種NPN接面型元件，類似於光電二極體，但因照光後光子會撞擊基極取代實際施加於基極的電壓(VBE)，射極電子流向基極並與電洞結合產生微小電流(IB)，此電流將與入射光照度成正比。此外一般基極厚度很薄，從射極流入基極的電子會擴散到集極，且被集射級之間的順向電壓 (VCE) 所吸引，而移動至集極方向所產生的集極電流 (IC)會依照光電晶體的增益(hFE)而放大。

元件類型

光電晶體主要為NPN接面組成，或以兩個光電晶體組成達靈頓光電晶體已獲得更大的增益值 hFE。

重點特性

集射極崩潰電壓 (BVCEO) : 基極開路時，使其集射極接面崩潰的的最小電壓
射集極崩潰電壓 (BVECO) : 基極開路時，使其射集極接面崩潰的的最小電壓
集極暗電流 (ICEO) : 無照光與基極開路時，流過集射極的漏電流
集射極飽和電壓 VCE(S) : 使PN接面皆處於順偏時的集射極最大電壓
電流增益 (HFE) : 集極電流與基極產生光電流之間的放大倍率

光電晶體於光耦合器

1. 由光的發射、光的接收與訊號放大組成，完成電-光-電的轉換
2. 輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離並單向傳輸，輸出信號對輸入端無影響
3. 電流傳輸比 (CTR) 定義為輸出電流IC與輸入電流IF的比值(參閱下圖)，主要用來評估負載電阻值的選定
4. 常用於信號隔離開關與訊號傳輸

技術文稿

原理機制

雙向光閘流體可視作由一對PNPN結 (同達靈頓光電晶體運作) 反向並聯而成，對外並引出兩個電極 T1 & T2，而控制極則需由外部照光後觸發控制特性，使得 T1 & T2 於接入任何極性的電壓皆可使雙向光閘流體導通。

操作種類

1. 零點觸發 (ZC) :

以60Hz AC交流電來說，每秒鐘會有60個弦波週期與60個與0V的交越點，此時導通或關閉開關時，最不易產生火花，此用意通常是為了延長開關接點壽命。所以當使用導通時間較短的光觸發式閘流體，在零點交越處驅動外部接點來當作控制開關，可具備比過往電磁繼電器因激磁反應時間過長而無法做到零點切換的優勢

2. 非零點觸發 (NZC) :

和零點觸發不同點在於它允許在交流正弦電壓的任一時間點輸出電壓，故輸出的電壓波形均非完整的正弦波，並控制其觸發角來輸出不同功率

重點特性

斷態重複峰值電壓 (VDRM) : 控制極斷路和閘流體正向阻斷的條件下，可重複加在閘流體兩端的正向峰值電壓
通態峰值電壓 (VTM) : 通過正向峰值電流IFM或通態峰值電流時的峰值電壓
靜態電壓上升率 (dv/dt) : 當電流為零且施加的電壓為高電壓時，上升速率超過靜態dv/dt，光閘流體即會誤導通
維持電流 (IH) : 規定的環境溫度和控制極斷路的條件下，維持元件繼續導通的最小電流，當光閘流體的正向電流小於這個電流時，閘流體將自動關斷
抑制電壓 (VINH) : 於零點觸發電路中，當負載電壓高於抑制電壓時，即使觸發電流很高，也可防止光閘流體被觸發

功率元件

台亞不只提供各領域不可或缺的保護元件與功率產品等產品外，未來將持續朝向半導體領域專攻低耗損、高壓特性等元件，
為電動車與其充電基礎設施等大功率需求場景下，扮演晶片供應鏈中關鍵的角色。

技術文稿

基本原理

高電壓垂直雙擴散場效電晶體(Vertical Double Diffused MOSFET)，又可稱VD-MOSFET的特點在於其結構中的垂直P-N結，使其具有優異的耐壓能力和低電阻。在VD-MOSFET中，電荷被垂直地擴散到N溝道區域，並且可以在較低的漏極電壓下運行，這使其成為許多高功率應用的理想選擇。

重點應用

除了結構上的耐高壓特點外，VD-MOSFET還具有快速開關特性，可實現高效率的功率轉換。在開關操作中，VD-MOSFET可以在極短時間內轉換成高阻態和低阻態，從而提高整個系統的效率。此外，VD-MOSFET還具有低靜態功耗和高可靠性，可以在廣泛的應用領域中使用。

VD-MOSFET的主要應用包括電源轉換器、燈光控制、直流馬達控制、電子鎖、充電器、無線充電器和電力因數校正器等。在這些應用中，VD-MOSFET可以提供高效率的功率轉換和可靠性，同時也可以滿足高電壓和低電阻的要求，因此它在許多高功率應用中得到廣泛應用與青睞。

主要參數

設計MOSFET電路時，需要考慮輸入電源、負載和控制電路等因素，以保證整個系統的正常運行。此外，還需要適當地選擇和配置其它電子元件，如二極管和電容器等，才可達到良好的絕緣、散熱、靜電保護效果，因此在使用MOSFET時，需要瞭解以下幾個重要參數：

  • 絕對最大額定值 :

– BVDSS (Drain-Source Breakdown Voltage) : D-S最大崩潰承載電壓
– VGSS (Gate-Source Voltage) : G-S最大驅動電壓
– ID(max) (Continuous Drain current (max.) : D-S最大持續導通電流
– PD (Power Dissipation) : MOSFET最大功率損耗
– Tj (Operating Junction Temperature) : MOSFET最大操作結面溫度

  • 電器特性 :

– RDS(on) (Drain to Source on Resistance) : D-S通道導通阻抗
– IDSS (Drain to Source Leakage Current) : D-S洩漏電流
– IGSS (Gate to Source Leakage Current) : G-S洩漏電流
– Vth (Gate threshold Voltage) : MOSFET開啟電壓或稱閘極閾值電壓
– VSD (Diode forward voltage drop) : 寄生二極體順向導通電壓

  • 動態參數 :

– Ciss (Input Capacitance) : 輸入功率電容
   輸入功率電容，是閘極-源極間電容Cgs和閘極-汲極間電容Cgd合計的電容
– Coss (Output Capacitance) : 輸出功率電容
   汲極-源極間電容Cds和閘極-汲極間電容Cgd合計的輸出功率側全體電容
– Crss (Reverse Transfer Capacitance) : 反饋電容
   閘極-汲極間電容Cgd

  • 切換開關參數 :

– Qg (Total Gate Charge):
   MOSFET動作必須充電Ciss此電容，使MOSFET的閘極電壓從0V上升到一定電壓所需要的閘極電荷量。
– Qgs (Gate to Source Charge):
   閘極-源極間的電荷量，使MOSFET的閘極電壓從0V上升到閘極一定電壓所需要的閘極-源極間電容的電荷量。
– Qgd (Gate to Drain Charge):
   閘極-汲極間的電荷量，使MOSFET的汲極-源極間電壓VDS從電源電壓下降至導通狀態時電壓所需要的閘極-汲極間電容的電荷量。
– Tr (Rising Time):
   汲極-源極間電壓從設定電壓的90%下降到10%所需要的時間。
– Td(on) (Turn On Delay Time):
   閘極-源極間電壓上升到設定電壓的10%後，到汲極－源極間電壓下降到設定電壓的90%之間的時間
– Tf (Falling Time):
   汲極－源極間電壓從設定電壓的10%上升到90%所需要的時間
– Td(off) (Turn Off Delay Time):
   閘極－源極間電壓下降到設定電壓的90%後，到汲極－源極間電壓上升到設定電壓的10%之間的時間

技術文稿

基本原理

瞬態電壓二極體又稱TVS，其工作原理是在其正常工作電壓範圍內，電流可以通過二極體，而當電壓超過設定值時，它將變成低阻抗狀態，引導過剩電流通過，並將過壓電壓降低到安全的電壓範圍內，從而保護電子設備(EX: IC)

重點特性

  • 應用原理：

      TVS能夠在納秒級別內回應瞬變電壓，並快速分擔過電壓。

  • 低電壓漏電流：

      TVS的反向電壓下漏電流很小，因此不會對電路的正常工作產生影響。

  • 高能量吸收能力：

      TVS能夠吸收高能量的瞬變電壓，因此適用于各種應用場合。

  • 可靠性高：

      TVS的壽命長，使用壽命通常為數百萬個脈衝，能夠保證電路的穩定性和可靠性。

主要參數

為確保所選TVS能夠滿足實際應用的要求，在選擇TVS時，需要瞭解下述各主要參數：

  1. 額定反向工作電壓VRWM (Reverse Working Maximum Voltage )
  2. 崩潰電壓VBR (Reverse Breakdown Voltage)
  3. 箝位為電壓VC (Clamping voltage) @峰值脈衝電流 IPP (Peak pulse current)
  4. 額定峰值反向電流IR (Reverse Current)
  5. 節電容CJ (Junction capacitance)
技術文稿

基本原理

齊納二極體又稱Zener Diode，是一種具有特殊電壓穩定特性的半導體二極體。通常情況下，二極體在正向偏壓下將通電，而在反向偏壓下將截止，然而，Zener在特定的反向偏壓下，將開始導通並產生一個穩定的反向偏壓值，因此被稱為Zener電壓。

主要參數

Zener通電時，會產生大量的熱量，如果超出了最大功率值，它將會過熱並損壞，因此在選擇時，需要瞭解下述各主要參數：

  1. 齊納電壓 Vz (Zener Voltage)
  2. 齊納電流 Iz (Zener Current)
  3. 消耗功率 Pd (Power Dissipation): Pd =Vz*Iz

重點應用

技術文稿

基本原理

電阻為一被動電子元件，其主要功能為限制電路中的電流；根據歐姆定律如下公式：

電阻符號：

重點應用

電阻主要應用於電力網路與電子電路當中

應用原理：

當電路中的電壓是固定時(兩個引腳)，經由電阻的設計可提供電路穩定的電流驅動，避免過大的電流造成電路的毀損；也可以利用電阻調整電路中的壓降，利用電阻的串聯、並聯能做到分壓、分流的作用。

分壓：

如右圖所示，在一般電器的電壓值為固定時，若電器中的電壓固定值比電源低，是無法將電器直接與電源做連接，因此在此種情形下，通常為了分擔電壓，會串接一個阻值合適之電阻，以便讓電器可在固定電壓下順利運作，而電阻在其中扮演的應用就稱為「分壓」。

分流：

若要在電路的線路中同時接上一些不同的固定電流之電器，則可用並聯的方式，在較低的固定電流的電器兩端間接進一個電阻，此種電阻之應用稱為「分流」，如右圖所示。

發射元件

台亞致力於提供創新與客製化服務，以成熟的晶粒製造技術來滿足全球客戶需求，並擁有廣泛波長的發光方案包含彩光、紅外線二極體 (LED) 與面射型雷射二極體 (VCSEL)，應用於安全監控、顯示器、汽車與消費性電子領域等更多領域。

技術文稿

原理機制

發光二極體使用的材料大部分為直接能隙型，且主要由P型與N型半導體接合而成，當外部施加一順向偏壓，電洞與電子電場作用下各自流向N極與P極，並在PN接面發生電子電洞複合與釋放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，將產生對應材料能隙之高低不同的紫外光、可見光、紅外線。

一般型LED系列 (台亞)

此類型LED磊晶片主要由液相磊晶(LPE)或氣相磊晶(VPE)製作而成，而此類產品光功率(mW)與光強度(cd)均勻度佳且適用室內產品，故可見光類常用於小型裝飾照明與指示燈，紅外線類則用於光耦的訊號傳輸與監視器。

晶片結構

結構(A)

結構(B)

結構(C)

結構(D)

參數說明

主波長 (WLD) : 最貼近人眼視覺感受的顏色時對應的波長
峰值波長 (WLP) : 光譜中強度最高時對應的波長
半高寬 (FWHM) : 光譜峰值一半時的兩點的全寬波長距離
輻射功率 (Radiant Power) : 單位時間內光源所發出的總光功率值，單位為瓦特 (Watt)
發光強度 (Luminous Intensity) : 光源給定方向上之單位立體角內之亮度值，單位為燭光 (Candela or cd)

技術文稿

原理機制

發光二極體使用的材料大部分為直接能隙型，且主要由P型與N型半導體接合而成，當外部施加一順向偏壓，電洞與電子電場作用下各自流向N極與P極，並在PN接面的多重量子井(MQW)發生電子電洞複合與釋放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，將產生對應材料能隙之高低不同的紫外光、可見光、紅外線。

高亮型LED系列 (台亞)

此類型LED磊晶片主要由有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製作而成，而此類產品光功率(mW)與光強度(cd)皆高過一般型LED，故可見光類廣泛運用於室內外裝飾燈，車用外裝與內裝，RGB顯示屏，植物照明，紅外線類則用於夜視監視器，接近感應，眼球追蹤，穿戴式健康管理。

晶片結構

結構(A)

結構(B)

結構(C)

結構(D)

參數說明

主波長 (WLD) : 最貼近人眼視覺感受的顏色時對應的波長
峰值波長 (WLP) : 光譜中強度最高時對應的波長
半高寬 (FWHM) : 光譜峰值一半時的兩點的全寬波長距離
輻射功率 (Radiant Power) : 單位時間內光源所發出的總光功率值，單位為瓦特 (Watt)
發光強度 (Luminous Intensity) : 光源給定方向上之單位立體角內之亮度值，單位為燭光 (Candela or cd)