光敏材料 ().ppt

光敏感材料; 信息技术作为支撑现代文明的三大技术之一，在现代文明中扮演着极其重要的角色，由此衍生出的各种产品在我们的日常生活中已经逐渐的不可或缺。 信息技术的基础是传感器技术、通讯技术和计算机技术，分别起着感知、传递和控制的作用。其中，传感器技术包括敏感器件材料、传感器及其附属电路、计算机接口电路。;分类 ; 敏感元件要求：灵敏度、稳定性和可靠性高，互换性和生产重复性好，在某些情况下还要求有高的响应速率。 在工业发展的要求之下，敏感材料不仅必须具有高灵敏度和快速响应的基本特性之外，还要求元件对于测量状态不产生影响，所以要求敏感元件向小型化发展。只有这样才能测量空间的微小部分，实现内部空间的真实还原。另一方面，不断发展的微电子机械系统和微机械加工技术要求敏感元件向微小型化、固态化、多功能集成化、图形技术化、智能化和光学化等方面发展，促使敏感材料也相应的向微型化、薄膜化、单晶化、复合化以及功能利用化等方面发展。;光敏器件材料;半导体光敏器件材料 光敏半导体材料是将光能转换为电信号的半导体材料。 ;光电导效应 又称为光电效应、光敏效应，是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使非传导态电子变为传导态电子，引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量， 若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。 典型的光电导器件是光敏电阻。 ;光敏电阻的基本原理;光敏电阻的光电特性;光敏电阻的光电特性;光敏元件的基本结构;光敏电阻的应用举例;光敏电阻的应用举例;光敏电阻的应用举例;光敏电阻研究方向; 光伏效应 光伏效应产生作用离不开元件的P-N结结构。 ;PN结的形成： ; 当扩散和飘移速度达到平衡的时候，就会形成耗尽层，在耗尽层内部就会形成所谓的内建电场; 在入射光的照射下，会引起半导体载流子的变化，多子浓度变化不大，少子浓度会发生极大变化。在内建电场作用下，于是在P区产生的电子会向N区方向移动，N区产生的空穴会向P区移动，于是在P区聚集了空穴，N区聚集了电子，形成电动势; 由上面分析可以看出，为使半导体光电器件能产生光生电动势（或光生积累电荷），它们应该满足以下两个条件：;2、具有光伏结构，即有一个内建电场所对应的势垒区。势垒区的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载流子，在p区内积累了非平衡空穴，而在n区内积累起非平衡电子。产生了一个与平衡pn结内建电场相反的光生电场，于是在p区和n区间建立了光生电动势（或称光生电压）。; 光生伏特效应典型的应用是光电池。光电池又叫太阳能电池，是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。;太阳能电池的结构;; 多晶硅的价格是冶炼级硅的60倍，而单晶硅的价格是冶炼级硅的2000倍。若能以冶炼级硅来制备太阳能电池，就能大大降低成本。可是，冶炼级硅的杂质含量太高，影响制成的太阳能电池的转换效率。若能设法将冶炼级硅用简单的化学或物理方法提纯，并能满足太阳能电池的要求，这种硅就叫太阳能电池级硅，又叫 SOG-Si，太阳能电池级硅材料如果硅材料中的金属杂质在禁带中引入允许能级，起复合中心作用，就会减低太阳能电池的转换效率。经过研究，人们发现，金属 钽、钼、铌、钛、钒等即使在硅中含量极微，也会对电池的效率产生影响。但其它一些金属，即使含量超过 10-15cm-3，也不会对电池的转换效率产生明显影响，这就比对半导体级硅的要求放宽了100倍，因而人们可以试用成本较低的方法来制造太阳能电池级硅材料。