课程电性能资料知识讲解.ppt

《课程电性能资料知识讲解.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、课程电性能资料6.3.1电导率和电阻率6.3.1.1电导率：电导是指真实电荷在电场作用下在介质中的迁移。电导率的单位为S.m-1，它是衡量材料导电能力的表观物理量，它定义为在单位电位下流过每立方厘米材料的电流I（A）。＝IL/VS（S/m）(L是样品厚，m；S是样品面积，m2；V是电位，V)2电阻率：3相对电导率：把国际标准软铜（室温20ºC下电阻率为0.01724Ω∙mm2/m）的电导率作为100%，其它材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。材料电阻率/.m电导率/S.m-1超导体0∞导体10-810-

2、5105108半导体10-510710-7105绝缘体107102010-2010-7材料的分类及其电导率6.3.1.2决定电导率的基本参数。电导率与两个基本参数相关，即载流子密度n(cm-3)和载流子迁移率(cm2.V-1.S-1)。研究材料的电导性就是弄清楚载流子的品种、来源和浓度，迁移方式和迁移率大小等。A载流子电流是电荷在空间的定向运动。任一物质，只要存在电荷的自由粒子－－载流子（电子、空穴，正离子、负离子），就可以在电场作用下产生导电电流。金属中为电子，高分子和无机材料为电子或离子。载流子为离子或空格点的电导称

3、为离子电导，载流子为电子和空穴电导称为本征电导。B迁移率物理意义为载流子在单位电场中的迁移速率。μ=σ/nq6.3.1.3影响电导率的因素。A影响离子电导率的因素：（1）温度随着温度的升高，离子电导按指数规律增加。在低温下，杂质电导占主要地位。这是由于杂质活化能比基本点阵的活化能小许多的缘故。热运动能量的增高，使本征电导起主要作用。（2）晶体结构离子电导率随活化能按指数规律变化，而活化能反映离子的固定程度，它与晶体结构有关。（3）晶格缺陷具有离子电导的固体物质称为固体电解质。离子晶体成为固体电解质必须具备两个条件：电子载流子的浓度小

4、；离子晶格缺陷浓度大并参与电导。离子性晶格缺陷的生成及其浓度的大小是决定离子电导的关键。B影响电子电导率的因素：（1）温度低温区为杂质电导，高温阶段为本征电导，中间出现饱和区，此时杂质全部电离解完，载流子浓度与温度无关。金属中∝T-1，半导体和绝缘体的电导率随温度变化以指数函数增大。（2）杂质与缺陷的影响杂质对半导体的影响是由于杂质离子引起了新局部能级。价控半导体的掺杂（离子半径相近，固定的化合价，具有较高的离子化势能）。阳离子空位是一个负电中心，能束缚空穴。电子跃迁到导带，形成导电的空穴。吸收一定的能量对应一定波长的可见光能量，

5、从而使晶体具有某种特殊的颜色。俘获了空穴的阳离子空位（负电中心）叫做V-心，也称色心。阴离子空位？F-心，也称色心。ZnO？杂质声子6.3.2材料的结构与导电性6.3.2.1材料的电子结构与导电性A导体的能带固体理论指出1）在无外电场时，无论绝缘体、半导体或导体都无电流；2）在外场作用下，不满带导电而满带不导电。B绝缘体的能带惰性气体的原子中各能级原来都是满的，结合成晶体时能带也为电子所填满，固为绝缘体。离子晶体各外层电子均被填满，能带本来系有两个能量相差较大的能级分裂而来，禁带宽度较大，因而是典型的绝缘体。在满带与导带之间存在一个

6、较大的禁带，约大于6.408×10－19J（4eV），禁带越宽，绝缘性越好。无机绝缘体对温度的稳定性好。有机绝缘体随温度升高发生裂解，因游离出碳而使绝缘体变性。C半导体的能带导电性能介于绝缘体与导体之间的物质称为半导体。升高温度或掺入杂质，都可改变其电阻，可广泛用于晶体管、二极管，镇流器、太阳能电池等方面。（1）本征半导体半导体的禁带宽度较小，约在1.602X10-19(1.0eV)附近。例如室温下硅为1.794X10-19J(1.10eV)。固在室温下晶体中原子的振动就可使少量电子受到热激发，从满带跃迁到导带，即在导带底部附近存在

7、有少量的电子，从而在外电场下显示一定的导电性。空穴的概念半导体的一个电子从价带激发到导带上，便产生两个载流子，即形成空穴-电子对，这是与金属导电的最大区别。（2）杂质半导体半导体的电阻对晶体中的杂质很敏感，大多数半导体的性质与杂质的种类和含量有关。n型半导体。Si、Ge中掺入少量的P、Sb、Bi或As。p型半导体。Si、Ge中掺入少量的B、或Al。因缺少一个电子，以少许的能量就可使电子从价带跃迁到掺杂能级上，相应地在价带形成一定数量的空穴，这些空穴可看成是参与导电的带有正电的载流子。6.3.2.2材料的电子结构与光导性不仅热运动

8、可使材料产生电子-空穴对，当光照射材料时，同样可使满带中的电子获得足够的能量激发到导带从而产生电子-空穴对，自由电子和自由空穴的变化导致电阻率的变化，这种由光照而使满带中的电子激发到导带的现象称为光电导效应。光电导的实质是对电子电导作