第一篇：化工廠有機廢水處理設計探討研究論文（共）

1工程概況

某化工廠的主要產品燒堿和聚氯乙烯，生產采用VCM裝置和S-PVC裝置。本工程設計為該廠有機廢水處理系統（不含母液廢水處理系統）設計，其廢水主要為有機廢水2000m3/d和廠區循環排污水4700m3/d。

2工藝設計

2.1設計進、出水水質

有機廢水處理系統的設計規模為2000m3/d，24h運行，廢水主要來源于VCM裝置和S-PVC裝置；循環排污水4700m3/d，24h運行，廢水中含少量懸浮物。根據已經建成的實際生產裝置，提出了有機廢水設計進水水質指標，如表1所示；出水執行《山東省半島流域水污染物綜合排放標準》(DB37/676-2007)中一級標準。注：表中單位均為mg/L。

2.2工藝流程

根據有機廢水設計進水水質和出水水質執行標準，采用“水解酸化+好氧+臭氧高級氧化+BAF”的工藝。循環排污水進入有機廢水深度處理系統共同處理，若CODCr小于50mg/L時，直接進入BAF進行處理。剩余污泥排至廠外污泥處理系統進行處理，此處不作設計。具體工藝流程見圖1。

2.3主要構筑物及設計參數

(1)調節池、冷卻塔平臺。調節池、冷卻塔平臺與提升泵房合建，主要冷卻廢水，調勻水質水量后提升至反應池，調節池尺寸為29.0m×16.0m×4.0m（長×寬×高，下同），冷卻塔平臺尺寸為5.0m×5.0m，提升泵房尺寸為7.5m×5.0m。池內設冷卻塔1臺（Q=140m3/h，N=7.5kW），提升泵2臺（1用1備，Q=85m3/h，H=10m，N＝5.5kW），潛水攪拌機2臺，超聲波液位計1臺，通過PLC傳輸至中控室。(2)反應池。在反應池內投加NaHSO4，去除廢水中的NaClO，尺寸為3.0m×3.0m×3.0m，有效容積為22.5m，停留時間為15min，池內設攪拌機2臺（N=0.75kW）。(3)水解酸化池。水解酸化池將難降解的復雜有機污染物分解為易降解的簡單有機物，降低廢水中SS的含量，尺寸為24.0m×9.0m×6.5m，有效水深為6.0m，停留時間為15h，池內設脈沖布水器2套（Q=50m3/h）。(4)好氧池。好氧池是生化處理系統的主要部分，廢水經過好氧微生物菌群的作用，把有機物分解成無機物，使污染物得到去除，尺寸為24.0m×12.0m×6.0m，停留時間為19h，氣水比約為20：1，池內設微孔曝氣器680套（D=260，Q＝2～3m3/h），曝氣風機2臺（1用1備，Q=28.18m3/min，ΔPa=68.6kPa，N=55kW），DO儀2套（0~20mg/L）。(5)二沉池。二沉池將廢水進行泥水分離，通過沉淀去除廢水中的懸浮物，沉淀的污泥一部分回流到生化系統，剩余污泥排到污泥池，尺寸為Ф12.0m×4.5m（直徑×高），表面負荷為0.75m3/m2h，池內設刮泥機1臺（φ12m，N=0.75kW），污泥回流泵3臺（2用1備，Q=85m3/h，H=11m，N=4kW）。(6)臭氧反應池。臭氧氧化反應是利用強氧化劑將微生物無法直接降解的大分子物質和微生物自身代謝產物的分子鏈氧化斷開，污染物變性形成生物能夠直接降解的小分子物質，使污染物得到進一步去除，尺寸為12.0m×8.0m×7.0m，停留時間為2h，設臭氧發生裝置1套（臭氧產量Q=15kg/h），BAF提升泵2臺（1用1備，Q=285m3/h，H=15m，N＝18.5kW），超聲波液位計1臺，通過PLC傳輸至中控室。(7)BAF。BAF將廢水中的碳化有機物進行好氧生物降解，它包括緩沖配水室、曝氣系統、承托層和濾料層、出水系統、反沖洗系統等，單座尺寸為4.0m×4.0m×6.0m，共3座，有機負荷為1.8kgBOD5/（m3濾料d），曝氣速率為12m3/m2*h，采用氣水聯合反沖洗。池內設置陶料濾料120m3（Ф3-5mm），濾板27塊（980mm×980mm×100mm），承托層14.5m3（Ф20-40mm），長柄濾頭972個，曝氣器972個（Q=0.2~0.4m3/(個.h)），BAF曝氣風機2臺（1用1備，Q=12.8m3/min，ΔPa=58.8kPa，N=22kW），反沖洗泵2臺（1用1備，Q=300m3/h，H=15m，N＝18.5kW），反沖洗風機2臺（1用1備，Q=11.5m3/min，ΔPa=68.6kPa，N=30kW）。

3設計特點

(1)有機廢水主要來源于VCM裝置和S-PVC裝置，其主要影響排放的因素為CODCr、BOD5、SS，參考同類型化工廠的水質，此類廢水中有機污染物含量較高，可生化性高，可通過生化系統降解有機物，通過深度處理確保污染物達標排放。(2)設置調節池。廢水排放具有周期性，水質水量變化大，設置調節池并在池內加以攪拌，可確保水處理系統的穩定性，減輕對后續處理設施的壓力。(3)生化系統前設置反應池，去除廢水中的NaClO，可減少對生化系統的沖擊。(4)進水水質cl-濃度為4000~6000mg/L，不會對生化系統造成損害。(5)循環排污水水質較好時超越臭氧反應池直接進入BAF，減少臭氧的投加量，有效降低運行費用。(6)本項目采用“水解酸化+好氧”作為生化處理工藝，采用“臭氧高級氧化+BAF”作為深度處理工藝，保障出水穩定達標。

4項目運行情況

項目運行效果穩定良好，出水水質達標（見表2）。注：表中單位均為mg/L。5結語（1）采用“水解酸化+好氧+臭氧高級氧化+BAF”工藝處理有機廢水具有處理效果好，系統運行穩定。（2）工程運行結果表明，該工藝處理燒堿和聚氯乙烯的生產線有機廢水，出水水質穩定達到CODCr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，SS≤20mg/L的要求，為同類型的有機廢水處理提供借鑒。

作者:何俊 單位:廣東省環境科學研究院

參考文獻：

[1]馬冬.燒堿—聚氯乙烯化工生產過程的廢水綜合處理.中國化工貿易，2011，(12）：49,64.[2]達娟，張軍.某工業園區污水處理改造工程設計實例.中國給水排水，2015，31（16）：65-67.

第二篇：造紙廢水處理工藝研究

造紙廢水處理工藝研究

目前，造紙行業是世界六大工業污染源之一，它產生的廢水量約占國內工業總廢水量的10％。造紙廢水按其產生環節分為制漿廢液、中段水和紙機白水。制漿廢液通過常規的堿回收工藝可以得到回收利用；紙機白水通過氣浮或多盤真空過濾等處理后可直接回用于生產；通常所說的造紙廢水主要指的是中段水，它含有木素、半纖維素、糖類、殘堿、無機鹽、揮發酸、有機氯化物等，具有排放量大、COD高、pH變化幅度大、色度高、有硫醇類惡臭氣味、可生化性差等特點，屬于較難處理的工業廢水。為有效控制造紙行業帶來的水環境惡化和緩解水資源日趨緊缺的局面，世界各國不斷加大對造紙行業的環境執法力度，既要求排放廢水水質達標、主要污染物排放總量達標，又要對噸產品新鮮水用量進行控制。

為了降低造紙廢水處理的運行成本，提高去除效果眾多學者在造紙廢水處理技術方面進行了大量研究，其中常用于造紙廢水處理的工藝有以下幾種。吸附法

吸附法具有處理效果好、操作簡單、運行費用低等優點。田淑卿等通過正交試驗，對粉煤灰處理造紙廢水的影響因素進行了研究，結果表明：對粉煤灰進行活化，能增加其對造紙廢水化學需氧量(COD)的去除效果；最佳的試驗設計方案為：粉煤灰經40％硫酸活化、粒度160—200目、投加量為30g/100ml；影響COD去除率的大小順序為：投加量影響最大，粒度次之，活化方式影響最小。絮凝沉淀法

絮凝沉淀法具有工藝簡單、易于操作管理、有較高COD去除率，又可以避免二次污染，成本低且處理效果好，具有較好的經濟效益和環境效益。張福寧等將殼聚糖與硫酸鋁進行配比制得復合凈水劑處理廢水，COD的去除率可達85％以上。高飛等用復合聚鐵絮凝劑FPAS處理造紙廠中段廢水，結果表明COD去除率可達88％左右，優于傳統的絮凝劑。

在最佳混凝效果控制方面，李臻采用聚硅酸鋁混凝劑處理COD為860～920 mg/L的造紙廢水，在pH 7.80、100 mL廢水中加人質量分數1％的聚硅酸鋁水溶液0.2 mL、攪拌速率45 r/min、攪拌時間15 s、沉降時間15min的最佳條件下，COD去除率達88％ ；石中亮等采用殼聚糖處理造紙廢水，在50mL廢水中加入2 mL質量分數1％ 的殼聚糖醋酸溶液、pH 6.5～6.7、攪拌速率120 r/rain、絮凝時間12 h的最佳條件下，COD去除率達65％。高級氧化技術

喬維川等研究了用臭氧法深度處理制漿造紙廢水的工藝條件，結果表明：臭氧與廢水接觸時間為5min、pH值8左右、臭氧的濃度為42.55mg/L時，廢水CODCr的去除率為80％以上，色度的去除率為93.34％。劉劍玉等采用臭氧預氧化一曝氣生物濾池(BAF)工藝對某鈔票紙廠廢水進行深度處理。結果表明，臭

氧預氧化處理能提高廢水的可生化性，廢水經臭氧預氧化BAF工藝處理后(臭氧用量l00mg/L，臭氧與廢水接觸時間5min，BAF水力停留時間2．0h)出水CODCr濃度約40mg/L，色度幾乎完全去除，能夠達到較高的廢水排放標準或作為中水回收利用。

王兆江等采用Fenton體系氧化一絮凝工藝深度處理制漿造紙廢水，廢水經UV/Fenton體系氧化一絮凝處理后，色度、COD、BOD污染負荷基本去除，達到制漿造紙工業水污染物排放標準，紅外光譜分析表明：廢水中木素結構被UV/Fenton氧化降解，苯環結構開裂轉化為脂肪族羧酸類物質。

劉學文等以過渡金屬氧化物CuO為活性組分，采用催化濕式氧化法處理造紙廢水，考察Cu負載量、催化劑用量、反應溫度對廢水COD去除率的影響。結果表明：固定氧氣分壓在2.5MPa和反應時間3h，催化劑用量為3g，Cu負載量為4％，反應溫度為220℃，500mL濃度為3250mg/L造紙廢水的COD去除率為90％，色度去除率為89％，pH值由9.6變為7.8。

歐陽明等以復合表面活性劑為模板劑，微波法制備不同Ce摻雜量的介~Lwo3光催化劑，采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、UV—VisDRS和BET等對所得樣品進行表征。實驗表明，當Ce摻雜量為1％時，造紙廢水的光催化降解效果最佳。以1％Ce/W03為催化劑，光催化降解造紙廢水12h，廢水的色度和COD去除率分別為100％和83.4％。生態廢水處理技術

基于生態學原理的人工濕地污水處理技術是一項新型的廢水處理技術，通過對人工濕地系統的合理規劃與設計，可以實現污染的零排放，并最終使污水資源化。李麗娜等利用垂直復合流模擬人工濕地系統對廢紙造紙廢水進行處理實驗研究，結果表明，廢紙造紙廢水經氧化塘系統處理后的pH值7.2～7.4，BOD5、CODCr、SS平均濃度分別為416mg/L、543mg/L、429mg/L，水負荷0．053m3/(m2.d)的條件下，經人工濕地處理后BOD5、CODCr、SS的去除率分別為94.9％、91.4％、98.0％，系統性能穩定，連續穩定運行12個月，處理后的尾水主要指標達到制漿造紙工業水污染物排放標準，可用于農灌。

發達國家從20世紀9O年代起廣泛采用人工濕地處理工業廢水，出水COD、BOD 分別能達30 mg/L和10 mg/L以下。江蘇雙燈紙業有限公司利用當地沿海灘涂資源優勢，河南聚源紙業有限公司利用廠區閑置土地較多的優勢，均采用生態法對造紙廢水進行深度處理，取得了良好的環境效益和經濟效益。生物法

好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法等兩種方法。

SBR活性污泥廢水處理制裝造紙SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反

應器，是一種間歇式活性污泥處理系統，它已經成為一種簡單可靠、經濟有效和多功能的生化處理工藝，普通活性污泥法的BOD和懸浮物去除率都很高，達到90～95％左右，COD去除率達80％以上。

胡維超采用浸沒式膜生物反應器S-MBR進行了造紙廢水的中試處理試驗，結果表明COD去除率高達95％。季明采用膜生物反應器對造紙廢水生化池出水進行深度處理。研究發現，將生化池的出水直接進入反應器，解決由于營養低而難以提高污泥濃度的問題，從而提高了CODCr，去除效率；提出了優化運行參數，在停留時間l 0小時，污泥濃度89/1時，CODCr，去除效率可以達到45％以上。

厭氧生物處理技術是對普遍存在于自然界的微生物過程的人為控制與強化技術，是處理有機污染和廢水的有效手段。造紙廢水含大量有機物及難降解物質，適宜用厭氧法進行預處理。IC反應器是在UASB反應器的基礎上發展起來的第三代高效厭氧反應器，它具有處理量大，投資少，處理效率高，抗沖擊能力強，能耗低，占地省等優點，擁有良好的產業化發展前景，通過采用強制外循環IC反應器完成了造紙廢水的啟動研究，其COD去除率維持在73％一75g之間，其應用范圍已成為廢水厭氧生物處理的熱點之一。

李燕,刁智俊采用爆破制漿工藝生產高墻瓦楞紙，具有漿得率高、污染物排放少的特點，排放的造紙廢水含有較高的糖類物質，BOD/COD較高，可采用UASB一好氧的廢水處理工藝，提高廢水排放的水質標準，可達到了《污水綜合排放標準》一級排放標準。

吳香波等研究了白腐菌采絨革蓋菌Coriolusversicolor漆酶對木素聚合的影響，在有氧條件下，通過添加漆酶和少量ABTS介體到水樣中，用紫外分光光度計測定了其中木素濃度變化，利用凝膠色譜法分析了酶催化聚合木素前后的分子量的變化，結果表明：酶處理6h以后，廢水中木素濃度從93.1mg/L下降到17.2mg/L，酶處理2h以后，從造紙廠污水分離的木素的分子量從31251上升到586l0，造紙廢水中木素及其衍生物被聚合后通過絮凝沉淀除去，從而實現廢水色度與COD降低，進而為造紙廢水回用提供可能。組合工藝

目前造紙廢水的聯合處理法較多。Alfred等 采用臭氧氧化一固定床生物膜反應器工藝提高外排水的水質，發現該工藝對COD、色度和AOX的去除效果較好，且需要的臭氧量較少。化學絮凝一氣浮串聯生物接觸氧化工藝處理再生紙生產廢水的研究結果表明，該工藝能夠將中段水的回用率提高至88％。李穎等采用還原鐵床與固定化曝氣生物濾池聯合工藝深度處理中段水，COD由320 mg/L降至30 mg/L左右，色度由251倍降至18倍。

畢芳等采用ABR(折流板反應器)&BAF(曝氣生物濾池)組合工藝處理造紙廢

水，運行結果表明：在進水CODcr400～500mg/L，BOD5200～300mg/L時，處理后出水水質可達到 制漿造紙工業水污染物排放標準(GB3544—2008)第二時段一級標準之現有企業水污染排放限值：CODcr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，該工藝簡單，占地面積小，運行方便，運行費用低。廣紙南沙污水處理廠采用“IC(內循環)厭氧反應器-SBR一氣浮”三級處理工藝處理制漿造紙廢水，處理效果穩定，各項出水考核指標(BOD、COD、SS)均能夠達到設計值，就目前污水處理的技術水平來說，是較理想的處理工藝。

綜上所述，造紙廢水處理技術較多，各種技術都有一定的不足之處，在實際應用中多采用組合工藝，取長補短，達到經濟性和實用性的統一，隨著現代科技水平的不斷發展，將有更多更先進的造紙廢水處理技術應用于實踐，這些處理技術，必將對造紙廢水處理技術的系統研究奠定堅實的基礎。

第三篇：電廠廢水處理控制系統的設計與研究范文

電廠廢水處理控制系統的設計與研究

一、項目簡介

本電廠廢水處理控制系統項目所在地位于山西省霍州市。霍州發電廠于1967年1月由水利電力部批準籌建，采用火力發電，裝機容量40萬千瓦，年發電量25億千瓦·時，主要擔負著山西中南部地區工農業生產及人民生活用電，是山西電網的主力電廠。

霍州發電廠建設時正處于中國發展的特殊年代，在選廠、設計、設備選購、施工、安裝和投產發電等方面追求簡易發電，給安全經濟生產留下先天缺陷。由于火力發電廠是工業用水大戶，因此每天的工業廢水如果直接排放，不僅浪費水資源，而且會造成嚴重的環境污染。

以 往的廢水處理系統采用人工手動控制，造成人員工作強度大，控制效率低，控制工藝落后。本次項目采用全新的自動控制系統和監控技術可以克服以前人工控制精度 低、運行操作繁瑣、誤操作可能性大等缺點，該系統的廢水處理工藝流程具有一定的先進性，達到了電廠廢水零排放，大大提高了水的利用率。同時可以通過網絡把 監控數據融入整個電廠的自動化管理中，節省人力物力，便于集中管理。通過本自動控制系統把處理過的廢水再納入整個電廠的水循環中，提高電廠用水的效率，節 約成本，提高了整體的經濟效益。使電廠的自動化管理和自動化控制生產方面達到一個新的高度。

圖1 霍州發電廠污水處理池外景

二、系統介紹

1． 項目工藝簡介

本次項目的主要任務包括含煤廢水的回放、化學再生廢水收集、主廠房內系統優化消防、生活水系統隔離、生活污水及工業廢水回用工程。采用一定的污水處理工藝，并通過自動化控制達到預期規定的控制指標。整個廢水處理系統由收集池、調節水池、凈化器、污泥池、清水池等部分組成，在廢水處理過程中，我們將系統劃分為五個子系統來處理，分別為：凈水系統、儲藥系統、過渡調節系統、清水回用系統以及污泥濃縮系統。電廠的廢水處理系統工藝流程圖如圖2所示：圖中的圓代表收集水泵；長方形代表集水池；長圓罐代表一體化凈化器，系統中共有四個凈化器，其余三個在圖中省略。箭頭的指向代表廢水的流向，其流向為從左往右。

圖

2電廠廢水處理系統工藝流程圖

2．項目方案

為保證廢水處理系統安全穩定的運行，該項目中控制器、執行器、監控組態部分均采用西門子系列產品，主要有以下幾部分：

a.負載電源模塊(PS)：PS 307 b.接口模塊(IM)：IM360，IM361 c.中央處理單元(CPU)：CPU315-2DP

d.信號模塊(SM)：數字量輸入模塊SM321，數字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332

e.執行器：MicroMaster430/420變頻器

f.監控組態軟件：WINCC(Windows Control Center)6.0

三、控制系統構成

控制系統的設計包括PLC控制系統部分，系統采集與執行器控制部分以及上位機的監控系統部分。系統結構設計圖如圖3所示。

圖

3系統結構設計圖

1． 系統硬件配置

在電廠污水處理控制系統中，根據用戶要求及實際情況分析，我們采用西門子公司的S7-300系列產品來完成此項目。參照西門子公司提供的產品技術參數，以S7-300系列中的CPU315-2DP實現控制功能，由于該系統模擬及數字輸入輸出量較多，采用接口模塊IM360、IM361（主機架使用IM360，擴展機架使用IM361）連接擴展的信號模塊滿足系統要求，其中信號模塊包括若干數字量輸入模塊 SM321，數字量輸出模塊 SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。

現場多臺工作泵采用西門子MicroMaster430變頻器，MicroMaster430變頻器除了具有第四代變頻器的特點以外，還具有應用于風機和泵類的硬件和軟件特征，尤其適合用于風機和水泵負載的控制。使用此種型號的變頻器可以節約能源消耗，降低運行噪聲，對環境起到很好的保護作用。

電廠污水處理控制系統的輸入輸出信號主要分成4個部分，放在三個相連的導軌上：

? 模擬量輸入：一站集水池液位，二站集水池液位，清水池液位，污泥池液位，過渡水池液位，溶藥箱液位，流量計和四個進化器的濁度和壓差。

? 模擬量輸出：四個控制變頻器（一站收集水泵、回用水泵、加藥計量泵a、加藥計量泵b）。? 數字量輸入：分為各個水泵風機的運行，故障反饋信號，手/自動選擇信號；各個閥門的手動開，關控制信號，故障反饋信號和手/自動選擇信號。

? 數字量輸出：分別為對各個水泵、風機的開、關、復位輸出控制信號；各個閥門的開，關輸出控制信號；變頻器的啟動，復位控制信號。

系統配置了操作員站和工程師站，操作員站的上位機采用研華科技的610H工控機，監控系統使用西門子WINCC監控組態軟件，它不僅能很好的支持S7系列的CPU，還集成了多種網絡連接方式，使上位機與自動化系統的連接工作非常方便。而且它提供了適用于工業的圖形顯示、消息報警、過程值歸檔以及報表打印等模塊，具有高性能的過程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數據管理功能。圖4所示為WINCC組態示意圖。

圖4 WINCC組態示意圖

2．控制方案選擇

在采用本系統實施方案前，客戶擬采用CPU315模塊及通信處理器模塊CP343-1實現系統要求，由于CP343-1有其自身的處理器可連接SIMATIC S7-300和工業以太網等，可獨立處理數據通信，這樣使得系統可擴展性增強。由于考慮到項目總體預算及成本，本方案將前方案中CPU315模塊換為CPU315-2DP，并省去通信處理器模塊CP343-1，這樣既滿足了系統要求，又減少了系統模塊，綜合計算后為項目開發節約了不少硬件開支。

四、控制系統完成的功能

1．控制系統功能及指標（1）軟件實現

根據工藝，整個系統的程序由下列幾個部分組成：1#集水池、2#集水池、清水池、調節水池、凈化器正洗、凈化器反洗、加藥、凈化器停止。每個程序都可以單獨控制和單獨運行，同時每個程序又是系統的組成部分，它們之間互相有數據的傳輸。它們組合在一起動作就構成了完整的PLC控制系統程序。下圖5為工業部分現場圖：

圖5 工業現場

程序中編程采用STEP 7軟件。這套軟件不僅是一個簡單的程序編寫軟件，還集成了硬件組態、網絡組態、系統調試、項目管理等各種功能，使項目的實施更加方便。在本控制系統的完成過程中，主要進行了以下幾部分的程序設計（如圖6）：

圖6 項目OB1中程序結構圖

圖6中：DB11-DB14： 對應四個凈化器的正洗背景數據塊

DB15-DB18： 對應四個凈化器的反洗背景數據塊 DB19-DB22： 對應四個凈化器的停止背景數據塊 ? 由 廢水處理的工藝流程可以知道，廢水在經過一系列的水池后最終進入四個廢水凈化器，在凈化器里經過工藝的處理后排放到清水池中。從程序角度看，四個廢水凈化 器的控制流程一致，因此沒有必要為每個凈化器編寫一段代碼，只需編寫一個函數塊，讓它們都調用即可。為此，對于在凈化器中的正洗、反洗和停止流程都編寫了 一個程序塊，分別是FB11，FB12，FB13。對于每個凈化器來說只要分別調用相同的函數塊就行，對于每個凈化器中不同狀態的數據是利用其不同的數據塊來加以區別的。這樣在整個程序中即保持了流程的統一性，即減少了程序代碼，節約了存儲空間，又方便維護和修改。

? 模擬量信號因為其在傳輸過程中有可能會受到其它信號的干擾，而可能出現較大幅度的瞬間變化，而這些值對于系統來說是毫無用處的，甚至有些還可能引起系統的異常運行。由于模擬量總是隨著時間連續變化的，所以可以利用濾波算法把瞬間變化的干擾信號過濾掉，把有用的數據傳輸給PLC控制系統處理。在廢水處理控制系統中由于所要求數據處理速度不快，精度也是不要求太高，只是為了防止突然間信號的瞬間變化影響到系統中程序對水質，濁度的判斷，所以在系統中使用算術平均濾波算法，算法處理簡單，可靠性高，程序編寫方便。在程序中定義了FB21作為濾波處理算法的功能塊，相當于函數一樣，參數的傳遞是Analog_in變量，返回值是Analog_out變量。事實證明這種算法已經能夠滿足現場的實際需要，取得了良好的效果。

? 本控制系統使用的CPU 315-2DP中沒有集成相應的系統功能塊，故程序中使用FB41 “CONT_C”作為PID控制功能塊。CONT_C可以在S7系列PLC中實現對于連續輸入輸出變量的PID控制。CONT_C中的PID控制環節為增量式PID環節，相關參數可以通過輸入參數進行實時調整。PID控制程序塊與模擬量濾波算法一樣都放在定時中斷OB35中，它們一個是輸入濾波，一個是輸出控制，這樣可以準確地掌握程序運行時間，提高控制精度。

（2）硬件實現

電廠污水處理控制系統的輸入輸出信號主要分成4個部分，分別為模擬量輸入、輸出，數字量輸入、輸出，并放在三個相連的導軌上，如圖7所示：

圖7 實際系統的機架結構圖

輸入輸出的硬件接口是也是系統設計的一部分，它反映的是PLC輸入輸出與現場設備之間的連接，只有正確連接安裝才能使得PLC讀取到數字量和模擬量，連接方法的不同可以有效地防止現場的干擾，保證數據的正確性。對于SM321的數字輸入量模塊，在15-25V直流電壓以內都能檢測到信號。由于現場的執行器也是發出的直流信號，因此把其直接和現場的開關設備連接來接收開關信號量，圖8給出了的數字量輸入模塊接口示意圖。

圖8 數字量輸入接線原理圖

數字量輸出選用晶體管輸出模塊SM322，晶體管輸出的響應時間短、壽命長、輸出口密度高，但是其只能帶直流負載而且帶載能力弱。同時為了使PLC的輸出和現場回路之間隔離，在輸出端使用了繼電器，通過繼電器觸點控制現場負載。這樣使控制器與現場達到了電氣隔離的作用，大大提高了系統的安全性，同時也使輸出口帶載能力得到了大大的增強。在繼電器旁邊加二極管泄放反電勢能量，起到保護輸出口的作用。圖9給出了數字量輸出模塊接口示意圖。

圖9 數字量輸出接線原理圖

SM331采用4-20mA電流輸入連接到傳感器上，采集系統模擬量數據。圖10給出了模擬量輸入模塊接口示意圖。

圖10 模擬量輸入接線原理圖

SM332輸出0-10v電壓連接到變頻器直接給控制信號。圖11給出了模擬量輸出模塊接口示意圖。

圖11 模擬量輸出接線原理圖

2．系統的監控與管理

系統采用WINCC5.2監控組態軟件在研華科技的610H工控機上實現監控與管理，為生產與安全帶來極大的方便。

經過設計，整個監控系統提供了如下的功能：(1)在線自動監視

系統可對廢水處理裝置的各項儀表數據實時的在線監視，并且生動直觀的反應在監控界面上面。系統的刷新數據是1秒，歷史的保存間隔是2分鐘。圖12為廢水處理系統工藝監控界面。

圖12 廢水處理系統工藝監控界面

(2)在線手動控制

系統可提供在線實時的對參與控制的各電動閥門和泵的手動控制操作。當系統運行中需要進行維護或執行其它控制時，可以在線實時的對各個設備手動的單獨控制，而不影響其它設備的正常自動運行。

(3)工藝參數在線實時設定

系統可以提供在線的實時參數修改，當在運行過程中發現工藝需要改進或其它問題，可以由操作員在線改變系統的參數，以使系統工作在最優的控制狀態中，如圖13。

圖13 工藝參數設定

(4)故障診斷和報警 系統可對以下故障自動診斷，并發出預防性的報警。

報警高限：實時參數異常偏大，大于設定值，是該監測點處于高報警。報警底限：實時參數異常偏小，小于設定值，是該監測點處于低報警。

報警：當實時參數出現異常時，相應的監測點通過顏色的變化，提醒操作員注意，進行相關的操作，若需要可以配合聲音報警。故障報警界面如圖14。

圖14 故障報警界面

(5)利用歷史曲線查詢分析遠程模擬量的情況

利用歷史曲線，可隨時針對各個運行點的情況，結合本時間各監測點的數據，分析系統的運行情況，凈水器的運行狀態。

運行過程中，系統將自動生成數據報表，并將數據報表保存在歷史數據庫中，以便隨時查詢歷史記錄。圖15所示為趨勢曲線界面。

圖15 趨勢曲線界面

(6)報表的打印

報表打印可以根據操作員的要求，生成符合要求的系統報表，并且打印。也可以設定讓系統自動的根據間隔的時間實時的打印報表。圖16所示為報表打印界面。

圖16 報表打印界面

(7)系統指標 系統的數字量輸入點為227個 系統的數字量輸出點為125個 系統的模擬量輸入點為15個通道 系統的模擬量輸出點為4個通道 系統監測數據刷新時間為1秒

歷史數據的保存及報表顯示：根據硬盤存儲器的大小來決定保存的時間。保存的間隔為2分鐘，初步估計可以有效存儲13年左右。

3．項目亮點及難點實現(1)WINCC定時器問題

在定時器的使用過程中，由于設定的定時時間是需要根據實際的工藝來調整的，為此不能在定時器中使用常量定時時間。要新建DB25數據塊，建立變量的參數時間選擇TIME數據類型，它是一個32位的數據，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個標準的例子，表示定時時間為1天1小時1分1秒1毫秒。使用可變參數是為了和WINCC中通訊，使得現場操作員可以根據當前水質等一系列變化調整時間值，由于在WINCC中沒有TIME這個數據類型，只能用DWORD32位整型類型來操作，這就涉及到了兩個數據類型的轉換的問題。根據實際情況所得TIME中的1s=1000(DWORD型)。為了減少STEP7中數據的處理量，在WINCC中使用C腳本對數據進行了處理。WINCC中的時間以分為單位，因此1M=1s*60=1000*60=60000(DWORD型)。

(2)數據網上發布平臺

本項目中設計了系統數據的網上發布平臺，在這里有兩種方案可以考慮，一是利用西門子公司提供的WINCC Web Navigator軟件開發網上的數據傳送系統；二是利用Delphi軟件來開發網絡瀏覽系統。由于項目經費限制，我們采取了第二種方案。通過這種方案，界面的設計，和本地化系統的集成就都掌握在設計者手中，使得最后的系統能過符合客戶的要求，人性化，易用性都比較高，而開發成本也在控制之中。

（3）WINCC中動態報表的設計

在實際項目中雖然WINCC提供了變量趨勢顯示、報表功能，滿足了簡單的歸檔數據訪問要求，但不能完成該廢水處理工程項目提出的復雜數據處理要求（如：進行有條件的查詢和打印，任意時間、任意區段的查詢等）。因此，在設計過程中對歸檔數據復雜查詢技術進行了研究。WINCC是一個全面開放的組態軟件，它可方便地集成標準Windows應用的對象、函數和文檔；提供了訪問所有WINCC功能的API編程接口；集成了OLE/OCX和ActiveX對象；它允許通過標準接口（標準SQL數據庫）訪問歸檔數據庫；通過DDE、OPC接口與其它Windows程序進行數據交換。這些開放性為自行擴展和進一步豐富WINCC軟件的功能、解決該工程問題提供了可能。在本項目中應用ActiveX技術實現WINCC歸檔數據復雜查詢解決該工程問題是可行的：根據用戶對控制系統有條件查詢、打印的要求，運用Delphi設計ActiveX控件，然后在WINCC中調用該控件，最終實現WINCC不能完成的復雜歸檔數據訪問任務。

圖ActiveX控件的界面

五、結束語

系統于2004年10月投入運行，兩年來系統運行良好，未進行任何維修，電廠廢水達到了零排放，大大提高了水的利用率。

六、應用體會

在項目進行的過程中，西門子在工控領域中安全、可靠、成熟、高效的產品及解決方案為項目的順利進行提供了保證和保障。西門子的TIA理念及產品特點，著眼于整個工廠的控制和管理，采用統一的數據管理、統一的編程組態平臺、統一的通訊規范和靈活的結構配置，從另一側面保證了項目的順利完成。

本項目使用了WINCC監控軟件，由于軟件優越的開放性，解決了項目中的監控方面的難點問題，如WINCC中動態報表的設計等功能。而統一的國際標準編程語言及現場總線技術的應用，以及項目中軟硬件設計的模塊化，更體現了本系統的可擴展性與可維護性。附：參考文獻 肖萍．火電廠排放廢水的處理與回用．江蘇環境科技．1998(3)：18-19 2 STEP 7 V5.2 編程手冊．SIEMENS AG．2002 S7-300可編程序控制器硬件和安裝手冊．SIEMENS AG．2004 4 WINCC編程指南．SIEMENS AG．1998 求是科技．Visual Basic 6.0數據庫開發技術與工程實踐．人民郵電出版社，2004

第四篇：化纖造紙廢水處理工藝研究

化纖造紙廢水處理工藝研究

摘 要：本文介紹了處理化纖廢水的工藝和流程、工程參數以及處理工藝的調試和實際運行狀況。

關鍵詞：化纖造紙廢水；市政污水處理工藝；設計方式

一、造紙廢水概況

污水處理廠面對的排污企業，主要為化纖和印染制造廠、造紙廠、各種類型的化工廠等。此外，污水處理廠還負責處理市區居民日常生活中排放的廢水。通過測量工業污水的總量，并分析處理項目調查結果，可以得知處理廠的設計規模，以及進入廢水處理流程的工業污水比重大小。

市區內的化纖造紙企業為了使排放的污水符合質量指標，在污水進入市政處理環節之前，已經對污水預先進行了處理。對企業排放污水的調查結果顯示：化纖廢水的質量浮動明顯，色度比其他種類的廢水高；同時，污水中含有的各種化學元素含量也較高。

纖維廢水中含有的污染物質，主要包括各種難以溶解的纖維、色素和有機污染物等。這種顏色較深、含有許多懸浮物質，且成分復雜的纖維廢水，是污水處理的主要對象。在洗滌和漂白階段，產生的廢水中含有大量的纖維素、木質素和難以被生物分解的樹脂酸鹽。從抄紙機內流出的纖維污水中，也含有較多纖維成分，以及在造紙流程中添入的膠料和其他填料。

我們對某市政污水處理項目進行了調查。這一項目需要處理的廢水量較大，且生活廢水對這種工業污水的稀釋作用又不強。在進行混合之后，污水中BOD和COD的比值仍然低于0.3。這說明此類污水屬于難以被降解的廢水，接收到的工業污水已經通過了第一道程序的生化處理，余下的污染物質多為有機物，含有很難被降解的較穩定苯環和氮含量較多的雜環物質。這些幾乎無法處理的聚合類物質，會對水質造成很大干擾。工業污水中含有較多的粘膠狀纖維和化纖，顏色程度較高。即便是被生活污水稀釋之后，這種廢水自身的色度仍然在150倍左右。

從造紙廢水的特征中，可以大致提煉出設計技術方面的重點：由于待處理的廢水成分復雜，包含了多種很難降解的有機成分，且色度很高，因此，要選擇針對性強的工藝流程，確保污水處理符合標準。我們可以將處理工藝的對比和處理廠設計方式作為研究重點。

二、工藝中試環節

排入市政管道的工業廢水，所含成分往往十分復雜，處理起來比較困難。因此，造紙廢水進入市政處理環節之前，需要符合特定的要求；處理廢水的專業化技術應當滿足標準。工業污水的處理效果，涉及到環境效益、經濟效益，以及處理過程對周圍環境的影響。在對處理工藝進行具體設計之前，需要中試同種類市政處理廠的處理效益，在此基礎上確定可行性強的處理方案。

（一）操作步驟

第一步是對污水進行預先處理。為了確保這一處理步驟的順利進行，并實現理想的處理效益，應當首先對污水進行預先處理，提高廢水的可生化特性。建議選擇水解酸化的處理方式，因為這種方式可以借助厭氧的微生物，來分泌出一種酶物質，加速大分子的污染物質向小分子的物質轉變，提升污水的降解幾率，加強可生化性。這種工藝流程有效利用了某些厭氧物質的化學反應，縮短了水解過程和酸化過程的時間。用來進行水解處理和酸化處理的細菌，基本是厭氧型和兼氧型的細菌。因此，這種化學反應所需要的氧氣含量低，能夠節約資源，且對于有機負荷的承受能力較強。

第二步是采用生化方式進一步處理。二級生化處理過程的主要任務，是去除較多的COD。因此，強化生化處理是處理流程的重要部分。對于這種技術的模擬，目標是對技術方案進行比較，并選擇合適的一種方案。

第一種方案是在處理池中加入生物性質的助劑，如功能特殊的菌種或這些細菌產生的蛋白酶物質。生物性質的助劑已經被推廣采用，其處理成效明顯。例如：某造紙廠排放的污水，在加入助劑之前，去除COD的含量僅達到了60%；但是在加入了助劑之后，可以除掉約為75%的COD。

第二種方案是加入活性的炭物質。對于近似處理廠的調查顯示：廢水的可生化特征不顯著，微生物不能取得容易被降解的碳物質，因此，微生物的繁殖會被抑制，生物含量會下降，水池中污泥的含量低，難以滿足要求。基于這樣的考慮，可以在處理池中加入特定量的活性炭物質，用來去除污染物中的有機物，并作為微生物附著的載體。充足的反應時間，可以確保生化降解過程在炭物質的縫隙中實現，降解一些成分多樣的有機物，產生出針對性強的特殊菌種。

第三步是深度處理造紙廢水。這種處理的目標，是除掉廢水的色度，并對殘留的COD進行進一步去除。通常情況下，可以遵循混凝沉淀——消毒——過濾的處理流程。

（二）操作方案

通過對處理對象的深入研究，依據可行性強、節約資金的基本原則，可以確定具體中試方案：水解酸處理——對氧化溝進行改良——進入沉淀池處理。將試驗裝置的流量設定為每小時100L，進入裝置的水源來自沉砂池流出的水，污泥來自處理廠內部各種構筑物的殘留物。

研究中試結果的目的包括：確定各種技術方案的優勢和缺陷；選取合適的階段性設計參數，并確定合理的藥物投放含量，為下一步的設計方式提供科學根據；比較不同工藝設計方式的資金消耗，綜合衡量方案的可行性與經濟性；依據分析結果，選擇最適合本次處理的工藝設計方式。

（三）操作結果

如果不加入藥劑，則經過處理的廢水中COD含量浮動范圍為每升56毫克到84毫克，色度浮動范圍為25倍到40倍。經過處理的廢水中COD達標天數較少，主要原因是：生化處理池中含有的微生物較少，處理效率不高；進入處理廠的水源含有很難被降解的有機聚合物質，這種物質適合采用吸附方式除掉，經過深度處理之后，去掉混凝沉淀物質的比例較小。造紙廢水的平均色度超過了標準，經過試驗和分析，得知產生色度的物質多數為很難形成微粒的溶于水的染料，余下的指標都相對穩定。改良性質的氧化溝在去除氮和磷方面成效明顯，生化系統本身的緩沖作用也不容忽視。

能夠影響生化處理效果的物質還包括助劑物質。如果投入少量的生物助劑，能夠提升約為4%的COD去除量。這種處理方式，除去個別的高含量天數之外，都能夠符合處理標準，但是不利于去掉色度。由于化纖污水中含有很多有機成分的染料，這些染料內部分子構成相差較大，而助劑只能針對單一種類的染料，因此，總體的處理效果并不十分理想，對于色度的降低幅度也不夠大。

將活性炭加入到改良性質的氧化溝之后，可以有效提升COD的去除概率，以及廢水中微生物的含量數值。這是因為炭物質可以吸附大量的纖維、聚合物以及有機分子。這部分炭物質可以作為微生物附著的載體，反復流動在氧化溝內部，經歷氧的交互環節，實現強化反應的目標。在有效除去廢水中的COD和色度之后，可以穩定住出水的質量指標，進而確保工藝流程的順利實現。

造紙廢水的色度和COD具有某些相關性，加入活性炭可以產生雙重的處理效果。每一種設計方案在投入的資金總量上差別不大，只是藥劑價格方面有差異，但是這部分差異在總體資金中所占的比例較低。因此，我們需要綜合對比設計方案產生的費用，以及運行流程的經濟程度。

圖1

三、常見問題及解決

作為調查對象的市政污水處理廠從投入運行開始，沒有出現嚴重問題，保證了造紙廠廢水處理程序的順暢。用于處理污水的設施整體上處于良好運行狀態，然而，仍然有一些需要解決的問題：

首先是清液的回流問題，主要包括濃縮池和淤泥脫水產生的清液。如果將這兩種清液回流到格柵之前，和進入系統的污水一起流入生化處理環節，則會導致液體中的化學成分不斷堆積在氧化溝內部，改變微生物得以存在的化學環境。例如：聚合物PAM不容易被降解，且這種物質的單體有毒害作用。這就破壞了微生物的活性，導致從處理廠流出的污水質量不佳。對于這種情況，可以將液體引入密度較高的沉淀池內部，在配水井內進行物化處理，經過循環改善微生物生存的液體環境。其次是在PAM中加入藥物的問題。在加入處理藥物時，要確保藥物濃度符合特定數值，并采用單獨的管線來加入藥物。在系統運行過程中，如果管道被阻塞，則會阻斷藥物的投入，影響到沉淀池對于污水的處理作用。在某些時段內，從系統中流出的污水達不到標準。為了增強藥物投入系統運行的穩定性，可以考慮采用兩根管線來添加藥物。為了提升淤泥處理設備的脫水效率，可以加設污泥濃縮裝置，限定濃縮所消耗的時間。這樣做能區分生化性質的淤泥和化學成分的淤泥，將它們分開處理，防止彼此干擾。

結語

通過完善市政處理化纖污水的工藝，改進了處理方式，節約了污水處理的資金，并提升了污水處理和回收利用的效率。經過處理之后，化纖造紙污水中有害的化學成分被分解，污水質量已經符合地方標準。目前，大部分城市地區處理化纖廢水的設備還不夠先進，處理工藝也有待改進。應當總結污水處理工作的經驗教訓，以此為基礎來設計更加高效的處理方式，保護市區環境清潔和居民健康。

參考文獻

[1]陳桂霞，孫顯鋒.市政污水處理工藝的研究分析[J].吉林畫報 新視界，2011（04）.[2]王福政，楊丹丹.淺談市政污水處理工藝[J].中國新技術新產品，2010（23）.[3]黃曉波.關于市政污水處理工藝及回用技術的研究[J].建材與裝飾，2012（33）.

第五篇：有機場效應晶體管和研究

有機場效應晶體管的研究

摘要：有機場效應晶體管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有機半導體材料作為有源層的晶體管器件。和傳統的無機半導體器件相比，由于其可應用于生產大面積柔性設備而被人們廣泛的研究，在有機發光、有機光探測器、有機太陽能電池、壓力傳感器、有機存儲設備、柔性平板顯示、電子紙等眾多領域具有潛在而廣泛的應用前景。文中對OFET結構和工作原理做了簡要介紹，之后重點討論了最近幾年來OFET中有機材料和絕緣體材料的發展狀況，接著總結了OFET制備技術，最后對OFET發展面臨問題及應用前景做了歸納和展望。關鍵詞：有機半導體材料；有機場效應晶體管；遷移率;絕緣體材料；柔性面板顯示

0引言

場效應晶體管(Field Effect Transistor FET)是利用電場來控制固體材料導電性能的有源器件。由于其所具有體積小、重量輕、功耗低、熱穩定性好、無二次擊穿現象以及安全工作區域寬等優點，現已成為微電子行業中的重要元件之一。

目前無機場效應晶體管已經接近小型化的自然極限，而且價格較高，在制備大表面積器件時還存在諸多問題。因此，人們自然地想到利用有機材料作為FET的活性材料。自1986年報道第一個有機場效應晶體管(OFET)以來，OFET研究得到快速發展，并取得重大突破。由于OFET具有以下突出特點而受到研究人員的高度重視：材料來源廣，工作電壓低，可與柔性襯底兼容，適合低溫加工，適合大批量生產和低成本，可溶液加工成膜等。從使用共扼低聚物成功地制造出第一個有機場效應晶體管，到全有機全溶液加工的光電晶體管的誕生，這些突破性進展對有機半導體材料的發展無論從理論上還是工業生產上都起到了巨大的推動作用。

1器件結構、工作原理及性能評定

1.1有機場效應晶體管基本結構

傳統的有機場效應晶體管的主要包括底柵和頂柵兩種結構，其中底柵和頂柵結構又分別包括頂接觸和底接觸兩種結構，如圖1所示。

圖1典型的OFET結構

OFET 一般采用柵極置底的底柵結構，即圖 1(a)、(b)所示的兩種結構，它們分別是底柵-頂接觸結構和底柵-底接觸結構。二者最大的區別就是有機層是在鍍電極之前(a頂接觸)還是之后(b底接觸)。頂接觸結構的源、漏電極遠離襯底，有機半導體層和絕緣層直接相連，在制作的過程中可以采取對絕緣層的修飾改變半導體的成膜結構和形貌，從而提高器件的載流子遷移率。同時該結構中半導體層受柵極電場影響的面積大于源、漏電極在底部的器件結構，因此具有較高的載流子遷移率。底接觸型OFET的主要特點是有機半導體層蒸鍍于源、漏電極之上，且源、漏電極在底部的器件結構可以通過光刻方法一次性制備柵極和源、漏電極，在工藝制備上可以實現簡化。而且對于有機傳感器來說，需要半導體層無覆蓋地暴露在測試環境中，此時利用底結構就有較大的優勢。而底接觸由于半導體層與金屬電極之間有較大的接觸電阻，導致載流子注入效率降低從而影響到其性能。目前這方面缺陷也有改進，如使用鍍上聚乙撐二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸款(PEDOT：PSS)材料的金電極可以減少與有機半導體并五苯材料之間的接觸電阻。二者之間載流子注入的阻力由0.85 eV直接降到0.14 eV，導致場遷移率從0.031 cm2 /(V·s)增加到0.218 cm2 /(V·s)。

圖1(c),(d)為頂柵結構，即首先在襯底上制作有機半導體層，然后制作源、漏電極，隨后再制作絕緣層，最后在絕緣層上面制作柵極。這兩種柵極位于最頂部的頂柵結構在文獻報道中并不是很多。

圖2是垂直溝道OFET結構，是以縮短溝道長度為目的的一類新型場效應晶體管。它以半導體層為溝道長度，依次蒸鍍漏-源-珊電極，通過改變柵電壓來控制源、漏電極的電流變化。

圖2垂直溝道OFET結構

這種結構的主要特點是：溝道長度由微米量級降低至納米量級，極大的提高了器件的工作電流，降低了器件的開啟電壓。這類晶體管的不足之處在于漏-源-柵極在同一豎直面內，彼此間寄生電容的存在使得零點電流發生漂移，一般通過放電處理后可以避免這種現象。1.2工作原理

以P型有機場效應0體管(見圖3)為例來說明OFET的工作原理。

圖3 p型OFET工作原理圖

有機場效應晶體管在結構上類似一個電容器，源、漏電極和有機半導體薄膜的導電溝道相當于一個極板，柵極相當于另一個極板。當在柵、源之間加上負電壓從VGS后，就會在絕緣層附近的半導體層中感應出帶正電的空穴，柵極處會積祟帶負電的電子。此時在源、漏電極之間再加上一個負電壓VDS，就會在源漏電極之間產生電流IDS通過調節VGS和V ns可以調節絕緣層中的電場強度，而隨著電場強度的不同，感應電荷的密度也不同。因而，源、漏極之間的導電通道的寬窄也就不同，進而源、漏極之間的電流也就會改變。由此，通過調節絕緣層中的電場強度就可以達到調節源漏極之間電流的目的。保持VDS不變，當VGS較小時IDS很小，稱為“關”態；當VGS較大時，IDS達到一個飽和值，稱為“開”態。1.3主要性能指標

對有機半導體層的要求主要有以下幾個方面：第一，具有穩定的電化學特性和良好的π共扼體系，只有這樣才有利于載流子的傳輸，獲得較高遷移率；第二，本征電導率必須較低，這是為了盡可能降低器件的漏電流，從而提高器件的開關比。此外，OFET半導體材料還應滿足下列要求：單分子的最低未占分子軌道(LUMO)或最高已占分子軌道(HOMO)能級有利于電子或空穴注入；固態晶體結構應提供足夠分子軌道重疊，保證電荷在相鄰分子間遷移時無過高能壘。因此，評價OFET的性能指標主要有遷移率、開—關電流比、閾值電壓3個參數。場遷移率是單位電場下電荷載流子的平均漂移速度，它反映了在不同電場下空穴或電子在半導體中的遷移能力；開—關電流比定義為在“開”狀態和“關”狀態時一的漏電流之比，它反映了在一定柵極電壓下器件開關性能的優劣。為了實現商業應用，OFET的遷移率一般要求達到0.O1 cm2 /(V·s)，開—關比大于10。對于閾值電壓，要求盡量低。OFET發展至今，電壓由最初的幾十甚至上百伏下降到5 V甚至更低。開關電流比由102~103提高到109，器件載流子遷移率也由最初的10-5 cm2 /(V·s)提高到了15.4 cm2/(V ? s)。

器件性能通常用輸出特性曲線和轉移特性曲線來表征。

圖4是以聚合物PDTT為半導體材料的頂結構OFET輸出特性曲線(a)和轉移特性曲線(b)圖。從圖4(a)可以看出漏電流ID在VD絕對值小于20 V范圍內隨VD絕對值的增大而增大。圖4(b)中，ID隨著VG負電壓絕對值的增大而增大。最終計算出該器件的遷移率為2.2x10 3 cm2 /(V·s)。

圖4頂結構OFET輸出特性曲線及轉移特性曲線圖

2有機半導體材料

目前研究較多的是單極性有機場效應晶體管，根據有機半導體層材料的不同可將其分為p型材料和n型材料兩大類。2.1 p-溝道有機半導體材料

p型半導體材料又稱空穴型半導體材料，即空穴濃度遠大于自由電子濃度的雜質半導體材料，p型有機材料又分為p型高聚物、p型低聚物、p型小分子3類。常見的p型有機半導體材料結構見圖5。

圖 5典型 p 型有機半導體材料化學結構

2.1.1 p溝道高聚物

高分子聚合物(如烷基取代的聚噻吩等)優勢在于可使用涂膜甩膜、LB膜等方法制備。這些制備方法優點是工藝簡單、成木低廉，缺點是有機材料難于提純且有序度較低，從而導致了高分子材料較低的遷移率。聚噻吩(PTh)經過真空干燥后作為活性材料空穴遷移率為0.25 cm2 /(V·S)。基于噻吩的聚合物，poly(3-hexylthiophene)(P3HT)被廣泛的研究。烷基可以通過頭-尾(H-T)相連和頭-頭(H-H)相連兩種方式被引入聚噻吩鏈。引入烷基的聚噻吩鏈與基底接觸展不了高度有序的自適應薄膜結構。經H-T方式引入烷基的P3HT遷移率接近0.2 cm2 /(V ? s)，開關電流比接近106。使用LB成膜技術的P3HT遷移率為0.02cm2 /(V?s)。

Takashi Kushida等人對(P3HT)材料做了進一步的研究，他們通過旋涂的方法制成的OFET遷移率僅有1.3x10-4cm2 /(V·s)，通過改變成膜方法，采用微接觸打印技術之后，得到1.6x10-2 cm2 /(V?s)的遷移率，比旋涂成膜方法提高了兩個數量級。性能的提高歸因于微接觸打印方法生成的P3HT薄膜表面高度有序，有利于載流子的橫向傳輸。2.1.2 p-溝道低聚物

常見的低聚物有噻嗯齊聚物和噻吩齊聚物等，與高分子聚合物相比，低聚物用于OFET有許多優點，如可通過調整分子的結構和長度來控制載流子的傳輸等。相關報道表明，星形低聚噻吩遷移率為2x10-4 cm2 /(V?s)，開關電流比達到102。一系列星形低聚噻吩衍生物也可作為OFET材料。如通過氯仿溶液旋涂得到薄膜，場遷移率達到1.03x10-3cm2/(V?s)，開關電流比103。以三基化胺為中心以π共扼噻吩為分支的混合材料也被合成出來，其空穴遷移率為0.011 cm2 /(V?s)。2.1.3 p-溝道小分子

有機小分子擁有聚合物無法比擬的優點：易于提純，減少雜質對晶體完整性的破壞，達到器件所要求的純度；一定的平面結構大大降低了分子勢壘，有利于載流子高速遷移；易形成自組裝多晶膜，降低晶格缺陷，提高有效重疊；較容易得到單晶，極大地提高了場效應遷移率。金屬酞菁小分子因具有以上優點而被廣泛研究，近幾年取得了很大進展。2005年Yasuda等用Ca做電極制備的CuPc(酞菁銅)FET顯示出電子和空穴兩種載流子傳輸性質。2007年Opitz等人又提出用酞菁銅和富勒烯混合膜制備OFET的思想，并討論了兩種化合物不同的混合比率所對應的各種遷移率和閾值電壓。利用5，50-bis-(7-dodecyl-9H-fluoren-2-yl)-2，20-hithiophene(DDFTTF)作為活性材料制成的OTFT器件空穴遷移率為0.11 cm2 /(V ? s)，開關電流比為3.1x106cm2 /(V ? s)，具有很高的靈敏度，可用于傳感器材料研究。晶態并苯化合物的禁帶寬度隨著芳環數目的增加而降低，有很強的電荷注入能力，表現出很高的載流子遷移率。載流子的傳輸效率隨著分子的有序調整或者晶體取向的改善而提高。并苯小分子表現出很好的性能也一直是研究的熱點，尤其是并五苯材料。2008年中科院化學所采用20 nm厚的聚乙烯基咔唑(PVK)薄膜作為緩沖層，修飾并五苯與SiO2：的界面，制備了并五苯OFETs。結果表明，PVK緩沖層的加入明顯提高了器件遷移率和開關比(遷移率約為0.5 cm2 /(V?s)，開關比約為107；同時顯著降低了器件的夾斷電壓(器件的夾斷電壓的絕對值都小于20v)。不過有機小分子溶液粘度太低，難于用溶液法加工成膜，且多數有機小分子半導體對環境較敏感。Raphael等人研究了dithiophene}etrathiafulvalene(DT-TTF)單晶材料的性能，分別制作了以DT-TTF為有機半導體材料的頂接觸和底接觸OFET兩種器件結構。對比發現頂接觸結構的性能優于底接觸器件結構，研究結果符合晶體形態學。2.2 n-溝道有機半導體材料

n溝道有機半導體材料也可稱為電子型半導體。n型半導體即自由電子濃度遠大于空穴濃度的雜質半導體。第一個n型OFET在1990年被報道。它采用雙酞菁鉻為場效應材料，但器件性能一般，載流子遷移率為2x10-4cm2 /(V·s)。n型有機半導體材料對氧和濕度較敏感，尤其是有機陰離子(特別是碳陰離子)很容易和氧發生反應，從而造成場效應遷移率低和晶體管工作性能不穩定。正因如此，n型有機場效應材料在數目上大大少于p型有機場效應材料。因此才找高性能，高穩定度的n型有機半導體材料已經成為了一項具有挑戰性的工作。n型有機半導體材料也分為n型高聚物、n型低聚物、n型小分子3類。2.2.1 n溝道高聚物

n型高聚物所表現的性能參數并不是很理想，因此對其研究的相關報道很少。梯形聚合物BBL，經路易斯酸AlCl3或GaCl3摻雜后遷移率達到0.06cm2/(v·s)。PCBM 和 PCBM 與 P3HT 的混合物(1∶ 2)作為太陽能電池材料而被廣泛研究，在室溫下的電子遷移率分別為10-3cm2/(V·s)和10-4cm2/(v·s)。2.2.2 n溝道低聚物

第一個n型低聚物OFET是由全氟烷基低聚噻吩衍生物DFH-6T制備的，在真空條件下其載流子遷移率達0.24 cm2 /(V·s)。同時，該小組設計并合成了全氟芳基低聚噻吩F一衍生物，在溶液加工條件下制備的OFET室溫時載流子遷移率達0.08 cm2 /(V ? s)。這些低聚物表現出獨特的填充特性，通過溶液處理的低聚物為高度有序的薄膜表現出單晶形態特性。2005年，Yoon等人合成了含有碳基的n-溝道低聚噻吩。例如DFHCO-4TCO，遷移率大致為0.O1 cm2 /(V·s)，而通過真空蒸鍍成膜DFHCO-4T，電子遷移率達0.6 cm2 /(V·s)。溶液旋涂發成膜的DFPCO-4T，也達到0.24 cm2 /(V ? s)的電子遷移率。2.2.3 n-溝道小分子

n溝道小分子的研究主要集中在并五苯，萘，二萘嵌苯，金屬酞菁，萘酞亞胺，富勒烯以及其衍生物上。最初Katz等人對萘酞亞胺進行了研究，但遷移率較低。利用具有可溶特性的萘二酞亞胺(NDI)和花二亞酞胺(PDI)的衍生物制成的場效應晶體管電子遷移率分別可達10-2cm2/(V ? s)和5x10-4 cm2/(V?s)。并且基于PDI衍生物的場效應晶體管顯示出雙極性特性。而 Chesterfield等人報道二烴基取代的二萘嵌苯衍生物PDI8在真空中電子遷移率達0.6 cm2/(V ? s)，開關電流比大于105。同樣PDI13通過140 0C鍛燒之后遷移率達2.1cm2/(V·s)。2，4，6-tris(4-cyano-1，2，5-thiadiazol-3-yl)-1，3，5-triazine(TCTDT)材料由于具有較低的LUMO軌道，有利于電子的注入和傳導，并且TCTDT原子半徑較小，更有利于電子禍合作用力等優點而被廣泛研究和報道。利用TCTDT材料制成的頂接觸OFET器件電子遷移率為0.04 cm2 /(V?s)，開關電流比為102，閾值電壓為-18V，并且器件在空氣中具有很高的穩定型和重復性。carbonyl-bridged conjugated compound(C-BTz)材料具有較低的LUMO能級，其分子結構有利于載流子的傳輸。具有較高的空氣穩定性。以C-BTz作為活性材料制成的OFET器件載流子遷移率為0.06cm2 /(V?s)，開關電流比106。n型球狀小分子C60是一種性能很好的材料，具有很好的各相同性固體，不需要像其它有機半導體一樣特別控制其分子取向。通過溶液加工處理的方法以C60及C70衍生物為半導體材料制成的場效應管電子遷移率分別為0.21 cm2/(V·s)和0.1 cm2/(V·s)。C60-ferrocene共扼分子也被作為OFET活性材料研究，使用C60-ferrocene共扼分子制成的OFET器件電子遷移率0.04 cm2 /(V?s)閾值電壓為-22 V。進一步研究表明，當使用C60-ferroce，共扼分子制成n型OFET器件載流子遷移率高于P型OFET器件，這是因為C60作為電子受體，而ferrocene是電子受體，二者之間的傳送帶使得載流子傳送效率更高。

圖6列出了幾種常見的n型有機半導體結構圖。

圖6典型n型有機半導體材料分子結構 3絕緣層材料

早期有機場效應晶體管通常采用無機材料作為介電層材料。例如：Si，SiO2，TiO2，Al2O3等無機材料具有較高的介電常數、好的熱力學穩定性、不易被擊穿、耐高溫等優點。但是由于無機材料不能適應柔性加工，不能采用溶液成膜的印刷生產技術，且其加工尺寸已經接近極限，以及成膜太薄會產生較大的漏電流等缺點。因此，為了實現未來低成本、大面積、可柔性加工的工業生產目標，使用高性能有機絕緣體材料來代替無機材料已成為未來發展的必然趨勢。對OFET有機絕緣層材料的選取主要有以下幾點：(1)由于絕緣體是夾在有機半導體層和柵極之間的三明治結構，所以首先要保證與二者都能很好的相容。(2)要防止靜電荷或者動態電荷注入絕緣層界。(3)具有低的表面陷阱密度，低粗糙度，低摻雜濃度，以及滯后現象盡量小。(4)能適應大面積、常溫、柔性、低成本的溶液加工技術。另外，加工制作時應盡量將柵極全部覆蓋，這樣可以有效防止漏電流。

聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA已被用來作為絕緣層材料。但是它們的電容特性并不理想。聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯苯酚(PVP)是兩種應用廣泛的聚合物絕緣體材料。2008年Yang等人利用P3 HT作為有機半導體層，使用PVP和poly(melamine-co-formaldehyde)(PMF)混合物在經過200℃熱處理后作為絕緣層材料制成的P3HT-0FET測得載流子遷移率為0.1cm2/(V·s)，閾值電壓2 V，開-關電流比1.2 x 104。同時他們又研究了在PVP與PMF混合的絕緣層中以不同比例加入PAG(Photo-acid generator)利用120℃光處理過程制成的OFET，結果發現載流子遷移率可達0.06 cm2/(V?s)閾值電壓降至1.4 V，開關電流比也提高至3.0×104。高介電常數的聚合物cyanoethylpullulan(K = 12)也被用來作為絕緣層材料。苯并環丁烯(BCB)作為絕緣體材料表現出了很低的漏電流特性，但是由于它的高溫需求，使它尚不能被用于生產。Parylene C作為絕緣材料的頂柵和底柵設備遷移率分別為0.1 cm2 /(V·s)和0.4 cm2 /(V?s)，頂柵結構的遷移率較小是面粗糙度所致。使用聚氧化乙烯(PEO)-高氯酸鋰做為絕緣材料的頂柵結構OFET具有很高的電容特性。近幾年，雜化材料作為絕緣層材料也成為研究的熱點。2008年Kim等人研究了以并五苯為有機材料，以SnO2 /PVA混合的雜化材料作為絕緣層制成的有機薄膜晶體管。證明了有機-無機雜化材料可以對晶體管起到很好的防護作用，增強設備的長期穩定性。同年，我國吉林大學也在絕緣層研究上有突破。該研究小組利用酞菁銅作為有機半導體材料，研究了以P(MMA-co-GMA)共聚材料作為絕緣層材料制成的晶體管遷移率、開-關電流比、閾值電壓分別為(1.22×10-

2、7×103、一8V)。性能明顯優于僅使用PMMA作為絕緣層材料的晶體管(5.89×10－

3、2 ×103、－15 V)。這些性能的提高是因前者增強了酞菁銅表面的結晶度所致。常見的有機絕緣體材料如圖7所示。

圖7典型有機絕緣體材料分子結構 OFET的制備技術

有機半導體材料的選取對于有機場效應晶體管的性能影響固然至關重要，但是器件特性以及性能的好壞在很大程度上也取決于有機薄膜的結構與表面形態。高度有序的有機共扼分子的π鍵在源漏電極方向上得以最大的重疊，以而提高載流子傳輸效率，從而使器件具有較好的性能。有機薄膜的制備方法通常有真空技術、溶液處理成膜技術、單晶技術等幾種。通常按照原材料的化學結構和性能來選取合適的方法。4.1真空鍍膜

真空鍍膜方法是目前使用最為普遍的方法之一。這種技術的優點是通過控制蒸鍍速率來控制膜的純度和厚度，并實現膜的高度有序。真空技術通常包括物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、脈沖激光沉積(PLD)、離子濺射四種方法。其中最重要且使用最多的方法是PVD技術。它是液體或固體物質受熱蒸發或升華轉化為氣體后在沉積在基底表面形成薄膜的方法。許多有機小分子如并五苯很難找到合適的溶劑將其溶解，很難用溶液加工成膜，真空技術就可以用來成膜。利用并五苯作為有機材料制成的溝道長度為1 μm的頂接觸OFET在300 k和5.8 k的場遷移率分別為1.11cm2 /(V?s)和0.34 cm2 /(V?s)。開關電流比分別為107和105，這說明場遷移率也受溫度的影響。但是真空蒸鍍技術儀器設備復雜，成本較高，不適合大面積的工業化生產。4.2溶液處理成膜

溶液處理成膜技術被認為是制備OFET最具有發展潛力的技術。它適用于可溶性的有機半導體材料，結合大面積印刷技術可以大大地降低成本。常用的溶液處理成膜技術主要包括電化學沉積技術、甩膜技術、鑄膜技術、預聚物轉化技術、L-B膜技術、分子自組裝技術、印刷技術等。前4種技術成膜的有序性較差，我們這里主要介紹目前在OFET制備中最具有發展前景的，成膜有序性較好的后3種技術。

4.2.1 Langmuir-Blodgett(L-B)膜技術

具有表面活性的兩親分子溶于易揮發的溶劑中形成的溶液可以通過在水面上鋪展，而在空氣/水界面形成不溶于水的鋪展膜，通過控制表面壓力將這層膜轉移到固體基底上，從而制備單層L-B膜，進行多次轉移，就可以制備多層膜。它是一種可以在分子水平上精確控制薄膜厚度的成膜技術。

2009年初我國山東大學和濟南大學共同發表了一篇以酞菁染料鋪的絡合物為原料，使用L-B成膜技術設計制成的有機場效應晶體管的文章。參見圖8，以親水的冠醚(a)置于底部，疏水的辛基(b)置于頂部，金屬鋪位于中間，制成的三明治結構圖8(c)。

圖8親水的酞蓄染料冠醚衍生物(a)，疏水的酞蓄染料辛基衍生物(b)及(a)(b)組

成的三明治結構(c)利用L-B膜技術分別制成的以(HMDS)處理過的SiO2 /Si為基底和以(OTS)處理過SiO2 /Si為基底的頂結構有機場效應晶體管。圖9是它們的原子力顯微技術圖像(AFM)。

圖9以SiO2/Si為基底的AFM圖像(a)，以HMDS處理過的SiO2/Si為基底的AFM圖像(b)，以OTS處理過的SiO2/Si為基底的AFM圖像(c)他們對比討論了兩種不同基底OFET性能的差別，可以看出圖9(c)以octadecyltrichlorlsilane(OTS)處理過SiO2 /Si基底更有利于薄膜形態的有序性，因此顯示了更好的性能。該結構空穴遷移率為0.33 cm2 /(V?s)，開關電流比為7.91×105。但由于L-B膜技術在材料設計上要求材料具有兩親性，使得對材料的選取和適用上受到了一定的限制。4.2.2分子自組裝技術

自組裝分子(SAMs)是分子與分子在一定條件下，通過分子與分子間或分子中某一片段與另一片段之間的分子識別，依靠分子間的相互作用力，自發連接成結構穩定的、具有特定排列順序的分子聚集體的過程。分子間相互作用力為分子的自組裝提供必需的能量。自組裝成膜技術較L-B成膜技術具有操作更簡單、膜的熱力學性質好、對基質沒有特殊限制，且成膜材料廣泛、膜穩定等優點，因而它是一種更具廣闊應用前景的成膜技術。有機薄膜分子的有序程度受接觸面相互作用的影響。使用分子自組裝技術可以對界面進行修飾，從而提高分子排列的有序性進而提高器件性能。2008年日本的Hayaka-wa小組使用OTS自組裝分子對SiO2界面進行修飾，與沒經修飾的OFET進行詳細對比，結果發現經OTS-SAM修飾的界面薄膜生長高度有序。其原子力顯微鏡圖像對比如圖10所示。晶體管性能也有很大的提高。然而分子自組裝技術還會受到多種因素的影響，如成膜厚度、基片表面性質、溶液性質等。而構筑多層膜時分子自組裝技術也不如L-B膜高度有序。

圖10 AFM 圖像(15×15μm2)[(a)－(c)] SiO2表面，[(d)－(f)] OTS表面 4.2.3印刷成膜技術

尋找簡單、低成本、可大面積生產的印刷成膜技術將是未來非常有挑戰性且有意義的工作。印刷技術主要有噴墨打印、微接觸打印兩種。碳納米管能夠適合室溫的噴墨打印生產因而作為制備碳納米管晶體管的材料而被研究。利用超純的高密度的碳納米管作為載流子傳輸層，離子凝膠作為絕緣層，PEDOT作為柵極材料，全部利用噴墨打印技術，在室溫下以聚酰亞胺為襯底材料制成頂柵結構的薄膜晶體管。整個過程沒有進行任何表面預處理工作，最后晶體管展示出很高的工作頻率(大于5GHZ)開關電流比也超過100。這種能適應全室溫全柔性的技術有希望應用于有機電子電路中。接觸打印技術是將待成膜的有機半導體或絕緣體材料的溶液蘸在已設計的固定圖案印章上，然后在襯底上生長出特定圖案薄膜。由于要使用固定圖案，對柔性基底的適應性就不好。并且打印多層結構時的精確性不好。4.3單晶技術

傳統方法制備的OFET半導體層一般都是多晶薄膜，而多晶薄膜的晶界有許多缺陷，造成費米能級釘扎，產生電荷勢壘，降低載流子遷移率，影響OF-ET器件性能。而單晶技術因具有以下優點而成為近兩年研究的熱點：(1)高能量帶電粒子，固有的等離子體沉積技術，決定了有機半導體表面光滑且高度有序；(2)整個過程可以在常溫下進行；(3)不需要高真空要求，適合低成本技術生產；(4)沉積過程速度快；(5)有機半導體單晶與多晶薄膜相比，晶界和缺陷都很少。因此有機單晶晶體可以避免一些多晶甚至非晶有機半導體薄膜中的缺陷、晶界等因素的干擾而獲得有機半導體材料的本征性質。其載流子遷移率通常比多晶薄膜要高。有機單晶酞菁鐵、酞菁銅、紅熒烯都顯示了雙極性特性。Podzorov等人利用紅熒烯單晶制備的有機單晶晶體管的場效應載流子遷移率高達8cm2/(V·S)。使用溶液法很難制備高純度、低缺陷的單晶薄膜。一般單晶薄膜可以通過電化學沉積、擴散沉積、氣相沉積等方法來制備。其中又以氣相法最為常用。離子液體具有可在室溫下工作、化學穩定性不斷提高、防水、無毒、不揮發等特性，利用它的離子迅速擴散性能，可以制備出高性能的有機單晶晶體管。已有報道有機單晶半導體被應用于低成本微電極電路中，比如矩陣顯T傳感等領域。日本電力中央研究所與大阪大學聯手開發出了采用離子液體的高性能有機單晶晶體管，基本結構見圖11。

圖11有機單晶離子晶體管基本結構

利用PDMS制成彈性體基底，使有機紅熒烯單晶吸附在上面，在有機單晶體紅熒烯與柵極間夾入了低粘滯度和高離子導電率離子液體1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide作為柵極絕緣體。外加柵極電壓，離子就會發生遷移，在柵極與離子液體之間的界面和離子液體與有機單晶體之間的界面上，由離子蓄積而形成雙電荷層。此時，由于離子液體中的離子與有機單晶體電極的距離只有1nm，外加微弱電壓就實現了高電場。該開發晶的工作電壓(約0.2 V)，為現有有機FET的約1/500~1/100。電荷遷移率更是高達10cm2 /(V?s)，達到了采用雙電荷層的有機FET中的最大值。超過了非晶硅的電荷遷移率((1.0 cm2/(V·s)左右)，可滿足有機柔性顯示器所需的性能。另外，在0.1~1MHz的寬頻率下具有高電解電容，并具備高速開關性能。Ono等人分析比較了也報道了加入五種不同陰離子液體制成的紅熒烯單晶體管的性能。Nakanotani等人也報道了使用金-鈣不對稱電極介于BSB-Me單晶制成的具有雙極性特性的晶體管，雖然只有0.005 cm2 /(V·s)的遷移率，但是由于BSB-Me具有很高的發光效率因而BSB-Me單晶晶體管也展示了很好的發光性能，有望用來制備藍光固體激光器。

5結論與展望

從第一個具有真正意義上的有機場效應晶體管產生以來，它已獲得了巨大的發展，OFET以其柔性好、成木低、質量輕等優點展現出良好的應用前景，并已經在一些低端市場取得應用。目前有機場效應晶體管面臨的主要問題和發展趨勢有以下幾方面：

(1)在材料方面，類型過于單一，n型有機半導體材料較少，開關速度不穩定，大多數有機材料載流子遷移率過低。限制了有機場效應晶體管的進一步發展。因此，探索高遷移率且具有良好工作性能的新材料是OFET所要解決的問題之一。

(2)在器件制備技術方面，OFET器件的各層幾乎都要涉及成木昂貴的真空技術，因此研制出新的成膜技術和更為簡單、成木更低的制作工藝是近年來發展的一個方向。

(3)在制作工藝上，OFET的溝道長度很難進一步降低且器件存在開啟電壓大、工作電流低等缺點。

(4)從外界影響因素看，如材料的純度、不同介電常數的絕緣層以及襯底溫度等，如何排除干擾，提高器件的穩定性和壽命也應得到高度幣視。

(5)從產業化角度看，要實現真正的產業化，有機電子器件在很多方面還需要不斷的改進，例如，室溫及大氣環境下制備的器件性能還有待進一步提高，大氣環境下器件穩定性和壽命也有待提高才能滿足商業化的需求。

目前有機場效應晶體管材料和器件的發展面臨著以上種種困難，尚不能與無機硅半導體材料相提并論。今后的研究仍然要以材料、器件工藝、器件穩定性和壽命為主要研究方向。另外，有機場效應晶體管目前仍然在延續使用無機MOSFET的載流子傳輸理論和模型，尚沒有統一的有機半導體載流子傳輸機理。因此，探索一種適用于OFET的載流子傳輸機理和模型也是當前有待解決的難題。

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