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數(shù)智創(chuàng)新變革未來電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)成像傳感器與動(dòng)態(tài)電源管理微型電源模塊:提高能源利用率固態(tài)開關(guān):降低傳導(dǎo)損耗電荷泵:實(shí)現(xiàn)高效電壓轉(zhuǎn)換線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性開關(guān)穩(wěn)壓器:減少能源浪費(fèi)無線電力傳輸:能量傳輸新途徑復(fù)合半導(dǎo)體新材料:提升電子系統(tǒng)效率ContentsPage目錄頁(yè)成像傳感器與動(dòng)態(tài)電源管理電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)成像傳感器與動(dòng)態(tài)電源管理傳感器圖像信號(hào)處理1.動(dòng)態(tài)范圍與量子效率:在解決圖像傳感器中的噪聲問題時(shí),要兼顧圖像傳感器中的動(dòng)態(tài)范圍與量子效率。例如,可以用多重曝光的方法來增加動(dòng)態(tài)范圍,但這樣會(huì)降低量子效率。2.信噪比與動(dòng)態(tài)范圍:信噪比是圖像傳感器的重要指標(biāo)之一,它表示圖像傳感器在一定光照條件下產(chǎn)生的圖像的信號(hào)與噪聲的比值。動(dòng)態(tài)范圍是圖像傳感器能夠表現(xiàn)的亮度范圍,它與信噪比密切相關(guān)。3.圖像傳感器中的噪聲:圖像傳感器中的噪聲主要有固定噪聲和隨機(jī)噪聲兩種。固定噪聲包括暗電流噪聲、光電流噪聲和量子噪聲等。隨機(jī)噪聲包括讀出噪聲、放大器噪聲和A/D轉(zhuǎn)換噪聲等。圖像傳感器與動(dòng)態(tài)電源管理1.圖像傳感器的工作模式:圖像傳感器通常有兩種工作模式,即連續(xù)模式和觸發(fā)模式。在連續(xù)模式下,圖像傳感器會(huì)連續(xù)地采集圖像。在觸發(fā)模式下,圖像傳感器會(huì)在收到觸發(fā)信號(hào)后才會(huì)采集圖像。2.圖像傳感器與動(dòng)態(tài)電源管理:圖像傳感器是數(shù)字相機(jī)的重要組成部分,其功耗占整個(gè)數(shù)字相機(jī)的功耗的很大一部分。動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)可以在不影響圖像傳感器性能的前提下降低圖像傳感器的功耗。3.圖像傳感器的動(dòng)態(tài)電源管理策略:圖像傳感器的動(dòng)態(tài)電源管理策略主要有以下幾種:關(guān)斷部分像素、降低圖像傳感器的幀率、減少圖像傳感器的分辨率、使用低功耗的圖像傳感器等。微型電源模塊:提高能源利用率電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)微型電源模塊:提高能源利用率新型電力電子器件提高電源模塊效率1.采用先進(jìn)的功率半導(dǎo)體器件技術(shù):如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導(dǎo)體,具有更高開關(guān)頻率、更低導(dǎo)通電阻和更低的開關(guān)損耗等優(yōu)點(diǎn),可提高電源模塊效率。2.優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和拓?fù)湓O(shè)計(jì):通過改進(jìn)功率器件的結(jié)構(gòu),優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗,提高電源模塊效率。3.采用創(chuàng)新的封裝技術(shù):利用先進(jìn)的封裝材料和工藝,提高功率器件的散熱性能,降低熱阻,提高電源模塊效率和可靠性。集成化設(shè)計(jì)提高電源模塊功率密度1.采用高度集成的設(shè)計(jì)方式:將多個(gè)功能模塊集成在一個(gè)封裝中,減少了元件數(shù)量和布線空間,提高了模塊的功率密度。2.采用先進(jìn)的封裝技術(shù):利用多層印刷電路板(PCB)技術(shù)、倒裝芯片(FC)技術(shù)等先進(jìn)封裝技術(shù),提高了模塊的組裝密度,減小了模塊的尺寸和重量,提高了功率密度。3.優(yōu)化散熱設(shè)計(jì):采用先進(jìn)的散熱技術(shù),如液冷、相變散熱等,提高了模塊的散熱性能,降低了模塊的溫度,提高了功率密度和可靠性。微型電源模塊:提高能源利用率無線能量傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)無接觸充電1.電磁感應(yīng)耦合:利用電磁感應(yīng)原理,在發(fā)射端和接收端之間建立磁場(chǎng)耦合,實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸。2.電磁共振耦合:利用電磁共振原理,在發(fā)射端和接收端之間形成電磁共振,實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸,具有更高的能量傳輸效率和更長(zhǎng)的傳輸距離。3.微波能量傳輸:利用微波頻率的電磁波,實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸,具有穿透性好、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。新型儲(chǔ)能技術(shù)提高系統(tǒng)能量利用率1.采用高能量密度儲(chǔ)能器件:如超級(jí)電容器、鋰離子電池等,具有更高的能量存儲(chǔ)密度,提高了系統(tǒng)的能量利用率。2.優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì):通過優(yōu)化儲(chǔ)能器件的組合和控制策略,提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量利用率和可靠性。3.集成儲(chǔ)能器件和電源模塊:將儲(chǔ)能器件和電源模塊集成在一個(gè)系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換,提高系統(tǒng)的能量利用率和效率。微型電源模塊:提高能源利用率智能化控制提高電源模塊可靠性1.采用先進(jìn)的控制算法:利用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制算法,提高電源模塊的穩(wěn)定性和可靠性。2.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù):通過傳感器和微處理器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源模塊的工作狀態(tài),并及時(shí)采取保護(hù)措施,提高電源模塊的可靠性。3.故障診斷和維護(hù):利用先進(jìn)的故障診斷技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)電源模塊的故障,并進(jìn)行維護(hù)和修復(fù),提高電源模塊的可靠性和可用性。新材料提高電源模塊性能1.采用先進(jìn)的導(dǎo)熱材料:如陶瓷、金屬等具有高導(dǎo)熱率的材料,提高電源模塊的散熱性能,降低模塊溫度,提高模塊的可靠性和使用壽命。2.采用新型絕緣材料:如高分子復(fù)合材料等具有高絕緣性能和耐高溫性能的材料,提高電源模塊的絕緣性能,降低模塊故障率,提高模塊的可靠性和安全性。3.采用新型磁性材料:如鐵氧體、鐵硅鋁等具有高磁導(dǎo)率和低損耗的材料,提高電源模塊的能量轉(zhuǎn)換效率和功率密度,降低模塊的噪聲和振動(dòng),提高模塊的可靠性和安全性。固態(tài)開關(guān):降低傳導(dǎo)損耗電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)固態(tài)開關(guān):降低傳導(dǎo)損耗固態(tài)開關(guān):低傳導(dǎo)損耗和高開關(guān)頻率1.固態(tài)開關(guān)能夠提供非常低的傳導(dǎo)損耗,這是因?yàn)樗鼈兊拈_關(guān)動(dòng)作是由電子而不是機(jī)械觸點(diǎn)來完成的。2.固態(tài)開關(guān)還能夠提供非常高的開關(guān)頻率,使得它們非常適合于高頻應(yīng)用。3.固態(tài)開關(guān)的體積通常比機(jī)械開關(guān)小,重量也更輕,這使得它們非常適合于空間受限的應(yīng)用。固態(tài)開關(guān):高可靠性和長(zhǎng)壽命1.固態(tài)開關(guān)具有非常高的可靠性,這是因?yàn)樗鼈兊拈_關(guān)動(dòng)作是由電子而不是機(jī)械觸點(diǎn)來完成的,從而減少了磨損和故障的可能性。2.固態(tài)開關(guān)還具有非常長(zhǎng)的壽命,這使得它們非常適合于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的應(yīng)用。3.固態(tài)開關(guān)不需要定期維護(hù),這可以節(jié)省時(shí)間和金錢。固態(tài)開關(guān):降低傳導(dǎo)損耗固態(tài)開關(guān):高效率和低噪聲1.固態(tài)開關(guān)具有非常高的效率,這是因?yàn)樗鼈兊膫鲗?dǎo)損耗很低,并且沒有機(jī)械部件產(chǎn)生噪聲。2.固態(tài)開關(guān)的噪聲很低,這使得它們非常適合于噪聲敏感的應(yīng)用。3.固態(tài)開關(guān)的效率非常高,這可以節(jié)省能源和金錢。固態(tài)開關(guān):廣泛的應(yīng)用1.固態(tài)開關(guān)在各種應(yīng)用中都有廣泛的應(yīng)用,包括電源管理、電機(jī)控制、照明、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化等。2.固態(tài)開關(guān)在這些應(yīng)用中能夠提供許多優(yōu)勢(shì),包括低傳導(dǎo)損耗、高開關(guān)頻率、高可靠性、長(zhǎng)壽命、高效率、低噪聲等。3.固態(tài)開關(guān)的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大,隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展,固態(tài)開關(guān)將發(fā)揮越來越重要的作用。固態(tài)開關(guān):降低傳導(dǎo)損耗固態(tài)開關(guān)的未來發(fā)展1.固態(tài)開關(guān)的未來發(fā)展方向包括提高開關(guān)頻率、降低傳導(dǎo)損耗、提高可靠性、延長(zhǎng)壽命、降低成本等。2.隨著新材料和新工藝的不斷發(fā)展,固態(tài)開關(guān)的性能將不斷提高,成本將不斷下降,這將使得固態(tài)開關(guān)在更多應(yīng)用中得到推廣。3.固態(tài)開關(guān)的未來發(fā)展前景非常廣闊,隨著固態(tài)開關(guān)性能的不斷提高和成本的不斷下降,固態(tài)開關(guān)將在越來越多的領(lǐng)域取代機(jī)械開關(guān)。固態(tài)開關(guān)的應(yīng)用示例1.固態(tài)開關(guān)被廣泛應(yīng)用于電源管理領(lǐng)域,例如開關(guān)電源、不間斷電源、逆變器等。2.固態(tài)開關(guān)也被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域,例如電動(dòng)汽車、工業(yè)電機(jī)、家用電器等。3.固態(tài)開關(guān)也被廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域,例如LED照明、熒光燈照明等。電荷泵:實(shí)現(xiàn)高效電壓轉(zhuǎn)換電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)電荷泵:實(shí)現(xiàn)高效電壓轉(zhuǎn)換高壓電荷泵的結(jié)構(gòu)與工作原理1.高壓電荷泵的原理是利用電容器充放電來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換,通過多個(gè)電容級(jí)聯(lián),可以實(shí)現(xiàn)較高的電壓輸出。2.高壓電荷泵的結(jié)構(gòu)主要包括電容器、開關(guān)器件和控制電路,其中開關(guān)器件的開關(guān)頻率和占空比直接影響輸出電壓。3.高壓電荷泵的工作過程一般分為升壓、保持和輸出三個(gè)階段,升壓階段通過開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷來給電容器充電,保持階段保持電容器的電壓不變,輸出階段將電容器的電壓輸出。電荷泵的應(yīng)用領(lǐng)域1.電荷泵廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。2.在便攜式電子設(shè)備中,電荷泵常用于手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等設(shè)備的電源管理,可以實(shí)現(xiàn)電池電壓的升壓、降壓或反向輸出。3.在汽車電子中,電荷泵可用于汽車音響、導(dǎo)航系統(tǒng)、電動(dòng)車管理系統(tǒng)等設(shè)備的電源管理。4.在工業(yè)控制中,電荷泵可用于變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、可編程邏輯控制器等設(shè)備的電源管理。電荷泵:實(shí)現(xiàn)高效電壓轉(zhuǎn)換電荷泵的發(fā)展趨勢(shì)1.電荷泵的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在高效率、高集成度和低噪聲三個(gè)方面。2.高效率方面,通過優(yōu)化電荷泵的結(jié)構(gòu)和控制算法,可以提高電荷泵的轉(zhuǎn)換效率,降低功耗。3.高集成度方面,通過將電荷泵與其他電源管理電路集成在一起,可以減少電路板的空間占用,降低系統(tǒng)成本。4.低噪聲方面,通過采用低噪聲開關(guān)器件和優(yōu)化控制算法,可以降低電荷泵產(chǎn)生的噪聲,提高系統(tǒng)性能。線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性1.線性穩(wěn)壓器的定義:一種利用電子器件調(diào)節(jié)輸出電壓穩(wěn)定性的電路,通過調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)連接的電子器件的電阻值,來保持輸出電壓穩(wěn)定。2.線性穩(wěn)壓器的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、輸出電壓穩(wěn)定性高,但功耗大、效率低。3.線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用:廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中,如手機(jī)、電腦、電視、音響等,用以穩(wěn)定輸出電壓,保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行。線性穩(wěn)壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.串聯(lián)型線性穩(wěn)壓器:最簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將穩(wěn)壓二極管與三極管串聯(lián)連接,當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)壓二極管會(huì)調(diào)整三極管的基極電壓,從而保持輸出電壓穩(wěn)定。2.并聯(lián)型線性穩(wěn)壓器:將穩(wěn)壓二極管與三極管并聯(lián)連接,當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)壓二極管會(huì)調(diào)節(jié)三極管的集電極電流,從而保持輸出電壓穩(wěn)定。3.差分放大型線性穩(wěn)壓器:利用差分放大器比較輸入電壓與參考電壓,當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時(shí),差分放大器會(huì)調(diào)整三極管的基極電壓,從而保持輸出電壓穩(wěn)定。線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性1.輸出電壓穩(wěn)定度:線性穩(wěn)壓器的輸出電壓在規(guī)定的輸入電壓范圍和負(fù)載電流范圍內(nèi)變化的程度,通常用毫伏每伏特(mV/V)表示。2.負(fù)載調(diào)整率:線性穩(wěn)壓器在規(guī)定的輸入電壓范圍內(nèi),輸出電壓隨負(fù)載電流變化而變化的程度,通常用毫伏每安培(mV/A)表示。3.線性穩(wěn)壓器的紋波電壓:線性穩(wěn)壓器的輸出電壓中含有交流分量,這個(gè)交流分量的幅度稱為紋波電壓,通常用毫伏峰峰值(mVpp)表示。線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì):線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)主要包括選擇合適的穩(wěn)壓二極管和三極管、計(jì)算電阻值和電容值等。2.線性穩(wěn)壓器的實(shí)現(xiàn):線性穩(wěn)壓器的實(shí)現(xiàn)主要包括元器件的選型、電路板的布線和焊接等。3.線性穩(wěn)壓器的測(cè)試:線性穩(wěn)壓器的測(cè)試主要包括輸出電壓穩(wěn)定度、負(fù)載調(diào)整率、紋波電壓等參數(shù)的測(cè)試。線性穩(wěn)壓器的關(guān)鍵指標(biāo)線性穩(wěn)壓器:提高電源穩(wěn)定性線性穩(wěn)壓器的趨勢(shì)與前沿1.線性穩(wěn)壓器的發(fā)展趨勢(shì):隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展,對(duì)線性穩(wěn)壓器的性能要求也越來越高,線性穩(wěn)壓器的發(fā)展趨勢(shì)是體積更小、功耗更低、效率更高。2.線性穩(wěn)壓器的前沿技術(shù):線性穩(wěn)壓器的前沿技術(shù)包括寬輸入電壓范圍、低功耗、高效率、低紋波電壓等。3.線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用前景:線性穩(wěn)壓器在電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用前景,隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展,線性穩(wěn)壓器的市場(chǎng)需求也將不斷增長(zhǎng)。開關(guān)穩(wěn)壓器:減少能源浪費(fèi)電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器:減少能源浪費(fèi)開關(guān)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理1.開關(guān)穩(wěn)壓器的組成包括:功率開關(guān)、電感、電容、控制器和反饋電路。2.開關(guān)穩(wěn)壓器的工作原理是通過控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷來調(diào)節(jié)輸出電壓。3.開關(guān)穩(wěn)壓器具有輸出電壓穩(wěn)定、效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。開關(guān)穩(wěn)壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.開關(guān)穩(wěn)壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有:降壓型、升壓型、降壓-升壓型和反激型。2.降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器是最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是輸出電壓低于輸入電壓。3.升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器可以將輸入電壓升高,其特點(diǎn)是輸出電壓高于輸入電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器:減少能源浪費(fèi)開關(guān)穩(wěn)壓器的控制方式1.開關(guān)穩(wěn)壓器的控制方式主要有:電壓模式控制和電流模式控制。2.電壓模式控制是通過比較輸出電壓與基準(zhǔn)電壓來調(diào)節(jié)功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。3.電流模式控制是通過比較電感電流與基準(zhǔn)電流來調(diào)節(jié)功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。開關(guān)穩(wěn)壓器的損耗1.開關(guān)穩(wěn)壓器的損耗主要包括:開關(guān)損耗、電感損耗、電容損耗和銅損耗。2.開關(guān)損耗是由于功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷而產(chǎn)生的損耗。3.電感損耗是由于電感線圈的電阻而產(chǎn)生的損耗。開關(guān)穩(wěn)壓器:減少能源浪費(fèi)開關(guān)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)1.開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的主要步驟包括:選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、確定器件參數(shù)和設(shè)計(jì)PCB板。2.在選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí),需要考慮輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和效率等因素。3.在確定器件參數(shù)時(shí),需要考慮功率開關(guān)的耐壓、耐流和導(dǎo)通電阻,電感的電感量和電阻,電容的容量和耐壓等因素。開關(guān)穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.開關(guān)穩(wěn)壓器廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的電源系統(tǒng)中。2.開關(guān)穩(wěn)壓器可以用于手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、電視機(jī)、機(jī)頂盒等電子設(shè)備中。3.開關(guān)穩(wěn)壓器還可以用于汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。無線電力傳輸:能量傳輸新途徑電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)#.無線電力傳輸:能量傳輸新途徑無線電力傳輸:能量傳輸新途徑:1.無線電力傳輸?shù)幕驹恚和ㄟ^電磁場(chǎng)或電磁波在發(fā)射端和接收端之間進(jìn)行能量傳輸,無需物理連接。2.無線電力傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn):具有非接觸式、無污染、無噪音、高效率等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。3.無線電力傳輸面臨的挑戰(zhàn):傳輸距離有限、能量轉(zhuǎn)換效率低、電磁輻射等問題。功率傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì):1.微功率無線電力傳輸技術(shù):主要應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、傳感器等小功率設(shè)備,功率傳輸距離短,傳輸效率高。2.中功率無線電力傳輸技術(shù):主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車、機(jī)器人等中功率設(shè)備,功率傳輸距離較長(zhǎng),傳輸效率中等。3.大功率無線電力傳輸技術(shù):主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、軌道交通等大功率設(shè)備,功率傳輸距離遠(yuǎn),傳輸效率低。#.無線電力傳輸:能量傳輸新途徑功率傳輸技術(shù)的前沿動(dòng)態(tài):1.無線充電技術(shù):利用電磁感應(yīng)或磁共振等原理,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的非接觸式充電,廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。2.無線電力傳輸技術(shù):利用電磁波或電磁場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離能量傳輸,可用于航天、軍事等領(lǐng)域。復(fù)合半導(dǎo)體新材料:提升電子系統(tǒng)效率電子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與功率管理新技術(shù)復(fù)合半導(dǎo)體新材料:提升電子系統(tǒng)效率復(fù)合半導(dǎo)體材料的基本特性:1.復(fù)合半導(dǎo)體材料具有寬禁帶、高電子遷移率和高耐壓等特性。2.復(fù)合半導(dǎo)體材料的禁帶寬度大于3.0eV,遠(yuǎn)高于硅材料的1.1eV,因此具有更高的耐壓能力。3.復(fù)合半導(dǎo)體材料的電子遷移率高
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