半导体材料的优点,哪些地方应用了半导体

半导体材料的优点,哪些地方应用了半导体,第1张

半导体五大特性∶掺杂性,热敏性,光敏性,负电阻率温度特性,整流特性。应用: 一、在无线电收音机(Radio)及电视机(Television) 中,作为“讯号放大器/整流器”用。二、发展「太阳能(Solar Power)」,也用在「光电池(Solar Cell)」中。三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,分辨率可达0.1℃,甚至达到0.01℃也不是不可能,线性度0.2%,测温范围-100~+300℃,是性价比极高的一种测温元件。四、半导体致冷器的发展, 它也叫热电致冷器或温差致冷器, 它采用了帕尔贴效应.

 半导体五大特性∶电阻率特性,导电特性,光电特性,负的电阻率温度特性,整流特性。 ★在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化。 晶格:晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,称为晶格。 共价键结构:相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,构成共价键。 自由电子的形成:在常温下,少数的价电子由于热运动获得足够的能量,挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴:价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 电子电流:在外加电场的作用下,自由电子产生定向移动,形成电子电流。 空穴电流:价电子按一定的方向依次填补空穴(即空穴也产生定向移动),形成空穴电流。 本征半导体的电流:电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同,它们运动方向相反。 载流子:运载电荷的粒子称为载流子。 导体电的特点:导体导电只有一种载流子,即自由电子导电。 本征半导体电的特点:本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。 本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。 复合:自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失,这种现象称为复合。 动态平衡:在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达到动态平衡。 载流子的浓度与温度的关系:温度一定,本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时,热运动加剧,挣脱共价键束缚的自由电子增多,空穴也随之增多(即载流子的浓度升高),导电性能增强;当温度降低,则载流子的浓度降低,导电性能变差。 结论:本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性,可制作热敏和光敏器件,又造成半导体器件温度稳定性差的原因。 杂质半导体:通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。 N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。 多数载流子:N型半导体中,自由电子的浓度大于空穴的浓度,称为多数载流子,简称多子。 少数载流子:N型半导体中,空穴为少数载流子,简称少子。 施子原子:杂质原子可以提供电子,称施子原子。 N型半导体的导电特性:它是靠自由电子导电,掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。 P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半导体。 多子:P型半导体中,多子为空穴。 少子:P型半导体中,少子为电子。 受主原子:杂质原子中的空位吸收电子,称受主原子。 P型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。 结论: 多子的浓度决定于杂质浓度。 少子的浓度决定于温度。 PN结的形成:将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。 PN结的特点:具有单向导电性。 扩散运动:物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。 空间电荷区:扩散到P区的自由电子与空穴复合,而扩散到N区的空穴与自由电子复合,所以在交界面附近多子的浓度下降,P区出现负离子区,N区出现正离子区,它们是不能移动,称为空间电荷区。 电场形成:空间电荷区形成内电场。 空间电荷加宽,内电场增强,其方向由N区指向P区,阻止扩散运动的进行。 漂移运动:在电场力作用下,载流子的运动称漂移运动。 PN结的形成过程:如图所示,将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在无外电场和其它激发作用下,参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目,从而达到动态平衡,形成PN结。 PN结的形成过程电位差:空间电荷区具有一定的宽度,形成电位差Uho,电流为零。 耗尽层:绝大部分空间电荷区内自由电子和空穴的数目都非常少,在分析PN结时常忽略载流子的作用,而只考虑离子区的电荷,称耗尽层。 PN结的单向导电性

一、晶体结构的优点:

1、具有较高的电导率,具有很好的电热导电性能。

2、具有较大的量子效率,晶体电子可以有效地吸收和发射光能,可以实现高效的激光输出。

3、具有良好的化学稳定性,不易受到环境的影响。

4、具有很高的输出功率,可以输出大功率的激光。

二、二六族半导体的优点:

1、二六族半导体具有较高的折射率,可以吸收和发射更多的光能。

2、二六族半导体具有良好的透明性,能够吸收和发射较弱的光谱,从而实现更高的激光输出功率。

3、二六族半导体具有较高的光学质量,能够实现较高的激光精度和准确性。

4、二六族半导体具有良好的耐热性,能够适应高温环境。


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