2.2 半导体.pptVIP

1.概述 2.BaTiO3陶瓷的半导化机理 3.PTC效应(热敏电阻) 4.半导体陶瓷电容器 强制还原法往往用于生产晶界层电容器，可使晶粒电阻率很低，从而制得介电系数很高（ε＞20000）的晶界层电容器。 强制还原法所得的半导体BaTiO3阻温系数小，不具有PTC特性，虽然在掺入施主杂质的同时采用还原气氛烧结可使半导化掺杂范围扩展，但由于工艺复杂（二次气氛烧结：还原－氧化）或PTC性能差（只用还原气氛），故此法在PTC热敏电阻器生产中，目前几乎无人采用。 等价取代－调整居里温度 施主掺杂－价控半导化 受主掺杂（Barrier Layer Modifiers)）－如过渡金属离子如Mn3＋、Cr3＋，改变晶界势垒状态，提高PTC效应 对PTC效应有害的杂质－碱金属离子：Na, K, Li, 过渡金属：Fe, Ni, Co, Cu等， 受主掺杂元素：Ng, Al, B， 阴离子：Cl, S, SO4等 助烧剂－AST BaTiO3单晶半导体不呈现PTC效应－与绝缘性晶界层有关 施主掺杂的半导化BaTiO3陶瓷有PTC效应，而受主掺杂BaTiO3无PTC效应 还原气氛下的半导化BaTiO3不具有PTC效应 PTC效应与烧成气氛有关 PTC效应(升阻比)与冷却方式关系甚大？ PTC热敏陶瓷应用 对温度敏感特性的应用 如电机的过热保护 延迟特性的应用 如电视机的自动消磁，电冰箱的低温启动 自控加热方面的应用 1. 分类及性能 2. 表面型半导体陶瓷电容器 3. 晶界型半导体陶瓷电容器 1. 分类及其性能 2. 表面型半导体陶瓷电容器 A. PN结型阻抗层电容器 B. 电价补偿表面层电容器 C. 还原再氧化表面层电容器 优点： 比体积电容大 工艺简单，价廉 缺点： 介质损耗偏大 工作电压偏低 绝缘电阻较小 电容随温度变化大 3. 晶界层（BL）半导体陶瓷电容器 A. 很高的显介电常数 B. 良好的抗潮性 C. 高可靠性 D. 介电常数和电容随温度变化较平缓且工作电源较高 BL电容器的制备工艺 半导体陶瓷电容器 半导体陶瓷电容器按其结构、工艺可分为三类： 表面阻挡层型(pn结电容器) 表面还原－再氧化型（电价补偿表面层电容器） 晶界层型。 旁路电容的主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量，即当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时，要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级，而不需要高频信号进入，则在该级的输入端加一个适当大小的接地电容，使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉（这是因为电容对高频阻抗小），而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大 　　对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling，也称退耦）电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。 表面型电容器的显微结构为晶粒半导而表面为高阻介质层。整个结构相当于电容器的串联。由于介质层的电阻远大于半导体瓷的电阻，因此两个介质层承担主要的压降，半导体瓷的压降可忽略不计。 C C R BaTiO3为主 绝缘层的实现 烧渗银电极：Ag 逸出功比较大，电子因扩散而耗尽，留下不能移动的正负离子区，即空间电荷区, （界面极化）接触界面形成缺乏电子的阻挡层，即很薄的绝缘阻挡层。 P:Ag2O,N:BaTiO3,又称PN结电容器 A. PN结型阻抗层电容器 B 电价补偿表面层电容器 C. 还原再氧化表面层电容器 大气环境中烧成-》 还原气氛，强制还原半导体化-》 氧化气氛，表面层重新氧化成绝缘介质层 特点 BL电容器是利用陶瓷中的晶界效应。 显微结构为晶粒半导而晶界为高阻绝缘层。整个结构相当于许多电容器的串联和并联。 G B CG CB RG RB SrTiO3为主 G B 当晶界电阻RB＞＞晶粒电阻RG时，可用串联模型 设比容为C（单位面积的容量） 又设 为晶界厚度 为原材料（BaTiO3）的介电系数 ，又设晶粒直径为d，材料总厚度D 一般 ，则 晶界层电容器的视在（表现）介电系数 将 代入得 设l=1μ，d=50μm，εb=1000（一般为2000～3000）得ε=