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Ⅱ、Ⅳ族化合物半导体的一般性质 Ⅱ、Ⅳ族化合物半导体 Ⅱ、Ⅳ族化合物的晶体结构 Ⅱ、Ⅳ族化合物半导体 Ⅱ、Ⅳ族化合物的能带结构 Ⅱ、Ⅳ族化合物半导体 Ⅱ、Ⅳ族化合物的杂质 Ⅱ、Ⅳ族化合物半导体 6.4 半导体材料的应用 l.半导体材料在集成电路上的应用 (1)锗单晶：适合制作高频器件和低噪音器件；目前在激光和红外技术领域中得到广泛应用。 (2)硅单晶：具有高、中阻值的硅单晶主要用来制造整流二极管和可控硅整流器；只有中阻值的p型单晶硅主要用于集成电路；硅的外延片则是制作各种晶体管的主要材料。 (3)砷化镓：适于制作高速集成电路、微波集成电路和光集成电路，在光电器件、固体微波器件。发光二极管及电子计算机中得到广泛应用。GaAs可制作半绝缘材料。 6.4 半导体材料的应用 2.半导体材料在光电子器件中的应用 (1)半导体太阳能电池材料 硅是重要的半导体太阳能电池材料，除此之外，其他许多半导体材料均可制作太阳能电池，但由于它们的禁带宽度不同。吸收太阳光的能量也有所差异。 (2)半导体光电阴极材料 光照到半导体表面时，若光子能量较大，半导体表面的电子受到激发就可能逸出体外，这种现象称为光电子发射，利用这个原理做成的阴极称之为光电阴极。有光电子发射的阴极，通过电场加速并配以荧光成像，即可制成光转换器、微光管、光电倍增器、高灵敏电视摄像管、图像增加器等。 (3)半导体激光器材料 制作半导体激光器的材料很多，有短波也有长波；激发方式可以是电注式，也有电子束激励及光激励等；但它们必须具有直接跃迁型的能带结构。 6.4 半导体材料的应用 3.半导体材料在微波器件上的应用 微波通讯技术中常用的半导体微波器件主要有场效应晶体管、体效应晶体管（GaAs）。硅雪崩二极管、电调变容二极管、PIN二极管、GaAS变容管和回形针等。 4.半导体材料在电声耦合器上的应用 GaAs是制作电声耦合器的优良材料。它可用来作微波延迟线、滤波器、放大器等。 5.半导体材料在传感器中的应用 对制作传感器用的材料有如下几点要求： 1）变换功能（效果）大： 2）感应范围要广； 3）灵敏度和精度要高； 4）稳定性和再现性好； 5）体积小、结构简单、使用寿命长。 半导体材料是制造各类传感器的重要物质基础，它的应用为仪器的微型化、数字化、高精度化开辟了广阔的前景。 4.5 硅基太阳能电池材料 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅基太阳能电池和薄膜电池，这里主要讲的硅基太阳能电池。 4.5.1 硅基太阳能电池原理 1.硅太阳能电池工作原理与结构 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 4.5.1 硅基太阳能电池原理 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 4.5.1 硅基太阳能电池原理 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。 4.5.1 硅基太阳能电池原理 P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。 当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 4.5.1 硅基太阳能电池原理 ?当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。