西门子触摸屏6AV2124-0UC02-0AX1详细说明

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PN结是许多电子元件，例如二极管、各种晶体管的物质基础。而晶体管被认为是现代历史上较伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等发明相提并论。

现在我们已经知道，在N型半导体中，自由电子的浓度很高，而在P型半导体中，空穴的浓度很高。根据扩散的原理，物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。

所以，在PN结中，会有很多自由电子从N型半导体中扩散到P型半导体中，带来的结果是，本来N型半导体是电中性的，不带电，但因为失去一部分电子后，就带正电了。

而在P型半导体中，因为很多自由电子跑过来，填满了不少空穴，导致空穴浓度降低了，本来P型半导体也是电中性的，现在多出了很多电子，所以带上了负电。

PN结中，一侧带上正电，一侧带上负电，于是就在接触面形成了一个内部的电场。

阳光是怎么发电的？

说完了PN结，和PN结里面的内电场，现在，我们终于可以进入正题--阳光是怎么变成电流的？

在光电效应中，我们知道，一定频率以上的光可以从金属中打出电子。这告诉我们，光的能量是可以作用在电子上。

当太阳光照射到一般的半导体上时，会产生电子与空穴对，即，阳光在半导体中产生一个自由电子时，就会同时产生一个空穴，因为电子在阳光能量的作用下离开本该待的位置，成为自由电子时，那个位置必然缺乏一个电子，空穴就产生了。

不过，在一般的半导体中，阳光产生的自由电子和空穴很快就结合在一起了，自由电子和空穴的生命周期很短。

但是在PN结半导体中，就不同了。

因为PN结中有内电场，当太阳光在PN结中产生电子和空穴对时，电子会在内电场的作用下，向N型半导体中移动，同理，空穴向P型半导体中移动。

此时，如果PN结两端接通导线，就可以产生电流了。

在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个较板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。

风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。

1.N型半导体

在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体，也称电子型半导体。

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子， 由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。

2.P型半导体

在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一空穴。P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成;电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。

3.PN结

在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质，分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程：

因浓度差

↓

多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区

↓

空间电荷区形成形成内电场

↓ ↓

内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散

最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。

外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。而实际上电子在通过电场后势能产生变化，能量转换为各种形势的表现，而热量的吸收与散发都是其表现的一个方面。而半导体制冷片的工作原理实际上就是通过定向电流将热能定向搬运的过程。

半导体制冷片的散热方式

半导体制冷片件的散热是一门专业技术，也是半导体制冷片件能否长期运行的基础。良好的散热才能获得较低冷端温度的先决条件。以下就是半导体制冷片的几种散热方式：

1、 自然散热。

采用导热较好的材料，紫铜铝材料做成各种散热片，在静止的空气中自由的散发热量，使用方便，缺点是体积太大。

2、 充液散热。

用较好的散热材料做成水箱，用通液体或通水的方法降温。缺点是用水不方便，浪废太大，优点是体积小，散热效果较好。

3、 强迫风冷散热。

工作气氛为流动空气，散热片所用的材料和自然散热片相同，使用方便，体积比自然冷却的小，缺点是增加一个风机出现噪音。

4、 真空潜热散热。

较常用的就是“热管”散热片，它是利用蒸发潜热快速传递热容量。

简单的散热方法如下：

1、像CPU散热器那样，风扇装在散热片中间，风扇向外抽风。

2、在散热片上设置风道。

3、可以水冷。

制冷片的技术应用

半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

1、不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

4、 半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到较大温差。

5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

6、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

通过以析，半导体温差电片件应用范围有：制冷、加热、发电，制冷和加热应用比较普遍，有以下几个方面：

1、 军事方面：、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。

2、 医疗方面；冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

3、 实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

4、 **装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

5、 日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。此外，还有其它方面的应用，这里就不一一提了

随着增材制造业现在被认为是一个重要的手段的一部分生产，越来越多的企业正在寻找终端到终端的解决方案，通过它可以监督整个3D打印产品周期，从设计、模拟到生产。

应对这样的市场需求，**科技公司西门子将推出一个新的终端到终端的增材制造软件包，覆盖设计、仿真和生产的解决方案，这个产品生命周期管理（PLM）解决方案将从2017年1月开始商业化。

“数字化的兴起和互联网的普及正在改变许多行业，对业务模式、价值创造过程和产品产生了巨大的影响。”西门子股份公司数字厂集团**技术官BernhardQuendt表示，“凭借在电气化、自动化和数字化领域的丰厚经验，西门子先进的数字化企业解决方案能够支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型。目前，西门子已经拥有了很多数字化企业的成功案例和应用，助力客户在上市时间、灵活性、效率和质量方面树立新。”

谈到西门子的PLM，传统制造业对其一点都不陌生，西门子开放式企业解决方案可以助力企业及其合作伙伴通过**化创新网络进行协作，目前在全世界拥有**过51,000个客户，装机量**过460万套。

据3D虎了解，中航工业对于PLM软件的采购主要来自美国和法国，其中美国占比53%，法国占比41%。而从品牌方面来看，达索的品牌份额在中航工业的生产型企业中占38%，西门子是29%，PTC是23%。航空航天行业，可以说西门子是PLM领域的三强之一。

无疑增材制造设备要想不停留在单机运作的状态，而是彻底融入到制造的环节中，将增材制造纳入到PLM解决方案中是非常重要的，PLM对于工厂的运转就像人体的脉络一样，提供一体化设计、全套仿真、数字制造、数据和过程管理。消除了应用程序或过程之间的转换或翻译的需要，并将使得汽车、数控机床、工业机器人、航空航天和医疗设备行业大大受益。

西门子新的增材制造解决方案将包括：

西门子NX软件：集成的计算机辅助设计、制造和工程（/CAM/CAE）解决方案；

Simcenter模拟中心组合：一套强大的仿真软件和测试解决方案；

Teamcenter软件：一个广受欢迎的数字化生命周期管理系统；

SIMATICIT以及SIMATICWinCC生产套件：将业务流程模型和一系列高度集成的功能组件相匹配。控制所有的生产要素，包括物料、设备、人事、规范和程序等，并能与业务和运营系统相结合。这是制造运营管理（MOM）生产的执行组合和制造自动化。



图：西门子拓扑优化

西门子NX软件包含了拓扑优化和Convergent（收敛）建模，NX设计是一种集成式产品设计解决方案，可简化和加快产品开发过程，面向需要在协同环境中交付创新产品的工程师。与仅支持的解决方案和封闭型企业解决方案不同，西门子NX设计能够在开放型协同环境中的开发部门之间提供较高级集成。

Convergent(收敛)建模，是一个全新的建**例，将有助于工程化3D打印的零件设计，加快整体设计过程，并提供扫描打印功能，使逆向工程更有效。它也将简化建模工作过程中的几何形状组成过程，而不需要耗时的数据转换。与拓扑优化一起，Convergent（收敛）建模将有助于制造商降低设计的材料成本，同时保持零件要实现的核心性能。



图：西门子为增材制造而设计

除了使用生成的设计技术，NX设计软件包还可以用户自己编写的3D打印设计，无论是金属或塑料部件，使用粉末床或多射流打印技术。NX提供激光金属沉积和数控编程模型的制备，包括混合增材制造数控机床的加工仿真。而对于熔融挤出塑料的打印方式，西门子还提供一种新的多轴机器人熔融沉积成型（FDM）编程技术。NX软件也处理后处理操作，包括数控加工以及其他必要的后处理加工过程。


 
Simcenter3D现在支持西门子用于预测产品性能的全部仿真功能。NXCAE中现有的全部功能以及许多新功能，现在都包含在Simcenter3D中。

Simcenter3D为3DCAE提供统一、可扩展且开放的环境，而且连接到设计、1D仿真、测试和数据管理。Simcenter3D将*几何体编辑、关联仿真建模以及多学科解决方案**结合，加快仿真流程。有助于分析自动化迭代过程中的多物理性能，包括振动、流体动力学和传热的设计和优化。

Teamcenter性能分析通过深入挖掘的方法，系统地发现和解决PLM系统性能问题。可以用来监督生产过程本身，控制各种增材制造技术的加工过程。PLM系统性能问题可由基础设施中的许多因素引起，包括数据库服务器、应用程序和Web服务器、客户端工作站以及物理网络。此外，还需要基于所部署的解决方案优化Teamcenter配置、第三方软件、安全层、集成和用例。

Teamcenter性能分析按照SiemensPLMSoftware较佳实践和方法检查您的Teamcenter环境、分析设置、检查用户和系统事务日志并彻底测试性能用例，以发现潜在的瓶颈。


 
西门子PLM软件公司总裁兼**执行官TonyHemmelgarn说“这仅仅是新一代生产能力的开始，西门子致力于提供软件技术与工具，如Convergent（收敛）建模，支持端到端的流程优化、拓扑优化和3D打印准备，这套PLM是专门为增材制造进入产业化所准备的”。西门子将于2017年1月开始正式推出端至端的增材制造解决方案。

3D科学谷认为一个太小的应用领域是无法运用像西门子PLM这样的产品生命周期管理软件的，西门子花费如此大的精力研发适合增材制造的端对端的软件解决方案更加说明增材制造的应用面即将全面打开，进入产业化领域。