对半导体性能都有很大影响的外界因素有哪些

对半导体性能都有很大影响的外界因素有哪些,第1张

半导体性质影响最大的是温度:禁带宽度与温度有关;载流子浓度更是与温度有关;载流子迁移率也与温度有关;半导体的体积等也与温度有关(热膨胀)。

光照影响:可产生非平衡载流子,导致光电导。

压力影响:压阻效应。

接触影响:形成pn结、金属-半导体接触等。

电场影响:可产生场致发射等。

磁场影响:半导体的Hall效应远大于金属。

气氛影响:表面状态与气氛有很大关系。

温度升高可以加强半导体内部的本征激发强度,借以增大其内部载流子的浓度,此时半导体的导电能力增强;半导体有一种压阻效应,就是随着加载在半导体上的压力变化,半导体的电阻率会随之变化,且二者具有正比关系,此时表现为,压力越大,半导体的导电性能越弱;掺杂即在制作半导体时在其内部掺入相应的杂质元素,这个对半导体的导电能力是具有决定性作用的,如果掺入的是五价元素如磷或砷等,那么在形成共价键的时候就会有一个多余的自由电子,此时半导体内部就会有大量的电子作为载流子,故名n型半导体(negative),若是掺入三价元素,此时半导体内部的四价元素就会有一电子无法成键,形成空穴,空穴带正电性,所以名为p型半导体···目前改善半导体导电性的应该就是这几种方法吧···其余的即使有也是很偏的,用处很少的~

所谓压阻效应,是指当半导体受到应力作用时,由于载流子迁移率的变化,使其电阻率发生变化的现象。它是c.s史密斯在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。压阻效应的强弱可以用压阻系数π来表征。压阻系数π被定义为单位应力作用下电阻率的相对变化。压阻效应有各向异性特征,沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流,其电阻率变化会不相同。譬如:在室温下测定n型硅时,沿(100)方向加应力,并沿此方向通电流的压阻系数π11=102.2×10-11m2/n;而沿(100)方向施加应力,再沿(010)方向通电流时,其压阻系数π12=53.7×10-11m2/n。此外,不同半导体材料的压阻系数也不同,如在与上述n型硅相同条件下测出n型锗的压阻系数分别为π11=5.2×10-11m2/n;π12=5.5×10-11m2/n。

压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器,把力学量转换成电信号。例如:压阻加速度传感器是在其内腔的硅梁根部集成压阻桥(其布置与电桥相似),压阻桥的一端固定在传感器基座上,另一端挂悬着质量块。当传感器装在被测物体上随之运动时,传感器具有与被测件相同的加速度,质量块按牛顿定律(第二定律)产生力作用于硅梁上,形成应力,使电阻桥受应力作用而引起其电阻值变化。把输入与输出导线引出传感器,可得到相应的电压输出值。该电压输出值表征了物体的加速度。

半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门。

它有以下优点:

①灵敏度与精度高;

②易于小型化和集成化;

③结构简单、工作可靠,在几十万次疲劳试验后,性能保持不变;

④动态特性好,其响应频率为103~105hz。


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