4.6 半导体陶瓷的物理效应.pdf

4 材料的电导性能 4.1 电导的物理现象 4.2 离子电导 4.3 电子电导 4.4 金属材料的电导 4.5 固体材料的电导 4.6 半导体陶瓷的物理效应 4.7 超导体 LOGO Materials Physics 4.6 半导体陶瓷的物理效应 热敏电阻器 压敏电阻器 气敏传感器 半导体陶瓷 -6 5 具有半导体特性、电导率约在10 ～10 S/m的陶瓷。 主要特征：电导率随外界条件(温度、光照、电场、 气氛和湿度等) 变化而发生显著的变化。 敏感元件 LOGO Materials Physics 4.6 半导体陶瓷的物理效应 4.6.1 p-n结 (1) 氧化物陶瓷的半导化 怎样能形成附加能级？ 怎样能形成附加能级？ 半导化 在禁带中形成附加能级，这些附加能级的电 离能都比较低，受到激发就会产生载流子而形成 半导体 。 在氧化物晶体中产生附加能级主要有两个途径： (1) 不含杂质的氧化物主要通过化学计量比偏 离，在晶体中存在固有缺陷。 (2) 在氧化物中掺入少量杂质，在晶体中存在杂 质缺陷。 LOGO Materials Physics 4.6 半导体陶瓷的物理效应 组分缺陷 ① 氧不足 氧空位或填隙金属离子缺陷施主能级 半导瓷的制备通常要经过高温烧结阶段，如 果烧结在氮气或氢气气氛中，其氧分压低于某 一临界值，则晶粒内部的氧将向外界扩散而产 生氧不足，而在冷却过程中在高温热平衡状态 下产生的氧不足会保留下来，造成化学计量比 偏离。 LOGO Materials Physics 4.6 半导体陶瓷的物理效应 氧离子晶格位置过剩 氧离子晶格位置过剩 MO MO1-x 出现的固有缺陷有两种可能： ① 产生氧空位固有缺陷； 例如：TiO2-x ② 产生填隙金属离子固有缺陷。例如：Zn1+xO 这两种可能情况都会在晶格周围中产生过剩的电 子，这些过剩的电子被氧空位或填隙金属离子形 成的正电中心所束缚，且处于一种弱束缚状态， 在导带下面形成施主能级。 LOGO Materials Physics 4.6 半导体