半导体的原理是什么?

半导体的原理是什么?,第1张

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物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。

本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 [1]  。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子- 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。

腐蚀是发生在发电机槽部定子线棒防晕层表面和定子槽壁之间因失去电接触而产生的容性放电,从而引起线棒表面的腐蚀和损伤·

容性放电:这种容性放电的放电能量比纯电晕放电要大得多,严重时发展为火花放电.火花放电温度可高达摄氏几百度至上千度.同样,放电使空气电离产生的臭氧与空气中的氮,水分产生化学作用,对线棒表面和铁芯产生腐蚀.电腐蚀轻者,使线棒防晕层及主绝缘表面变白并有不同程度的蚕食严重者防晕层损坏,主绝缘外露或出现麻点,引起线棒表面防晕层乃至主绝缘,垫条的烧损.这种引起线棒防晕层,主绝缘,垫条等损伤的情况统称为"电腐蚀".

内腐蚀:根据电腐蚀产生的部位分外腐蚀和内腐蚀.外腐蚀指发生在防晕层和定子槽壁之间的电腐蚀内腐蚀是指发生在防晕层和主绝缘之间的电腐蚀.内腐蚀的原因是由于线棒的表面防晕层与线棒主绝缘之间粘接接触不好,存在微小空气气隙的缘故,如主绝缘表面不平整,半导体漆没有浸透或半导体漆本身的问题等.随着发电机制造技术的发展,"内腐蚀"基本上已成为了一个历史名词

防护措施:防止电腐蚀的措施有:①定子槽内在下线前喷低阻半导体漆.②选择合适的低阻半导体垫条,打紧槽楔,保证线棒直线部分表面防晕层的完好,使线棒表面防晕层与垫条或铁芯壁有良好的接触.③改进线棒槽内固定方式.④改进制造工艺水平,如线棒的尺寸和平直度,铁芯的制造和叠片公差等.良好的线棒制造工艺和整机制造水平是减少电腐蚀发生的有力保证.

目前我国在线棒防晕和防止电腐蚀方面有了长足的进步,如主绝缘和防晕层同时热压成型,半导体适型毡工艺,线棒采用半导体槽衬槽内固定等.


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