【正文】 的第一個(gè)單片機(jī)Intel 4004， 2300個(gè)晶體管10微米技術(shù) , 640bytes， 108KHzPentium IV5500萬個(gè)晶體管 術(shù)半導(dǎo)體的特性應(yīng)用半 導(dǎo) 體激光器 半導(dǎo)體激光器是光纖通訊中的重要光源，在創(chuàng)建信息高速公路的工程中起著極重要的作用。半導(dǎo)體的特性應(yīng)用 1947年 12月 23日，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的半導(dǎo)體小組， W. Shockley ， J. Bardeen， W. Brattain做出了世界上第一只具有放大作用的點(diǎn)接觸型晶體三極管。溫度每差一度，溫差電動勢能夠達(dá)到、甚至超過 1毫伏 。 半導(dǎo)體的特性應(yīng)用光敏 電 阻 半導(dǎo)體硒，在照射光的頻率大于其紅限頻率時(shí)，它的電阻值有隨光強(qiáng)的增加而急劇減小的現(xiàn)象。半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性環(huán)境特性 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力還會隨光照而發(fā)生變化（稱為光電導(dǎo)現(xiàn)象）。雜質(zhì)含量改變能引起載流子濃度變化，半導(dǎo)體材料電阻率隨之發(fā)生很大變化。 PN結(jié)的反向擊穿 PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)加正向電壓是指 P端加正電壓， N端加負(fù)電壓，也稱正向接法或正向偏置。沒有正向電流。p型 n型I(1) 正向偏壓在 pn結(jié)的 p端接電源正極， n端接負(fù)極，這叫對 PN結(jié)加 正向偏壓 (如圖 )。對帶正電的空穴 ，其電勢能曲線類似于圖中上部的電勢曲線，效果是阻止左邊 p區(qū)的空穴向右擴(kuò)散； 對帶負(fù)電的電子來說 ，它的電勢能曲線如圖的下部所示，阻止右邊 n區(qū)的電子向左擴(kuò)散。當(dāng)漂移運(yùn)動達(dá)到和擴(kuò)散運(yùn)動相等時(shí)， PN結(jié)便處于動態(tài)平衡狀態(tài)。在出現(xiàn)了空間電荷區(qū)以后，由于正負(fù)電荷之間的相互作用，在空間電荷區(qū)就形成了一個(gè)內(nèi)電場，其方向是從帶正電的 N區(qū)指向帶負(fù)電的 P區(qū)。半導(dǎo)體中的離子不能任意移動，因此不參與導(dǎo)電。PN結(jié) 在 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體結(jié)合后，由于 N型區(qū)內(nèi)電子很多而空穴很少，而 P型區(qū)內(nèi)空穴很多電子很少，在它們的交界處就出現(xiàn)了電子和空穴的濃度差別。 電子電勢能曲線U0電子能級電勢曲線PN結(jié)它阻止 P區(qū)帶正電的空穴進(jìn)一步向 N區(qū) 擴(kuò)散；也阻止 N區(qū)帶負(fù)電的電子進(jìn)一步向 P區(qū) 擴(kuò)散。PN結(jié) 內(nèi)建場大到一定程度 ,不再有凈電荷的流動，達(dá)到了新的平衡。兩種雜質(zhì)有補(bǔ)償作用：PN結(jié) PN結(jié)的形成在一塊 n型半導(dǎo)體基片的一側(cè)摻入較高濃度的受主雜質(zhì)， 由于雜質(zhì)的補(bǔ)償作用 , 該區(qū)就成為 p型半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)電子 ─ 多數(shù)載流子 (多子 )空穴 ─ 少數(shù)載流子 (少子 )在 p型半導(dǎo)體中，多子的濃度決定于摻雜原子的濃度少子的濃度決定于溫度導(dǎo)電機(jī)制： 主要是由滿帶中空穴的運(yùn)動形成的。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。 因攙雜 (即使很少 )，會使空帶中自由電子的濃度比同溫下純凈半導(dǎo)體空帶中的自由電子的濃度大很多倍，從而大大增強(qiáng)了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。Si14 — 1 s22s22p63s23p2 Ge32 — 1 s22s22p63s23p63d104s24p2Si Ge半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)n型半導(dǎo)體 Si Si Si SiSiSiSiP 圖中摻入的五價(jià) P原子在晶體中替代 Si的位置，構(gòu)成與 Si相同的四電子結(jié)構(gòu)，多出的一個(gè)電子在雜質(zhì)離子的電場范圍內(nèi)運(yùn)動。 利用半導(dǎo)體材料對溫度反應(yīng)較敏感的特性制成的電阻器 ,稱為熱敏電阻。?Eg在外電場作用下 ,半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體中有兩種載流子 :自由電子和空穴自由電子空穴半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) v在外電場作用下，電子的定向移動形成電流++++++++半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)在外電場作用下，空穴的定向移動形成電流++++++++半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)?解 ?上例中，半導(dǎo)體 CdS激發(fā)電子 , 光波的波長最大多長？半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)為什么金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，但半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而降低？思考題：答案見下一頁半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 電阻率的大小取決于電子濃度和電子遷移率。在電場作用下，電子和空穴均可導(dǎo)電，它們稱作 本征載流子 ；它們的導(dǎo)電形成半導(dǎo)體的 本征導(dǎo)電性 。E 空帶空帶 滿帶禁帶Δ Eg=3～ 6eV 在外電場的作用下，共有化電子很難接受外電場的能量，所以形不成電流。E絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)禁帶較寬 (相對于半導(dǎo)體 )，禁帶寬度 ?Eg = 3～ 6 eV 216。半導(dǎo)體： 電阻率一般在 104～ 109Ω?cm之間，如硅、鍺、砷化鎵等。 若上下能帶重疊，其間禁帶就不存在。 在能帶之間的能量間隙區(qū)，電子不 能填充。 當(dāng)有激發(fā)因素 (熱激發(fā)、光激發(fā) )時(shí)，價(jià)帶中的電子可被激發(fā)進(jìn)入空帶；amp。價(jià)帶：能帶理論空帶amp。 價(jià)電子能級分裂后形成的能帶。 被電子部分填充的能帶。 晶體加外電場時(shí)，電子只能在帶內(nèi)不同能級間交換，不能改變電子在能帶中的總體分布。 能帶中各能級都被電子填滿。由于組成晶體的大量原子的相同軌道的電子被共有化后，只有把同一個(gè)能級分裂為相互之間具有微小差異的極其細(xì)致的能級，這些能級數(shù)目巨大，而且堆積在一個(gè)一定寬度的能量范圍內(nèi)，以至于可以看成是在這個(gè)能量范圍內(nèi)，電子的能量狀態(tài)是連續(xù)分布的。 這一能級分裂成由 N條能級組成的能帶后，最多能容納 2Ｎ (2l+1)個(gè)電子。J 兩能帶有可能重疊。 1Sr0 r0E● ●H HrH原子結(jié)合成分子能帶的形成 當(dāng) N個(gè)原子靠近形成晶體時(shí)，由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立原子的一個(gè)能級，就分裂成 N條靠得很近的能級。S 原子的內(nèi)層電子與原子的結(jié)合較緊，一般不是共有化電子。電子共有化(2)對能量 E2的電子 電子能量 勢壘高度電子在晶體中自由運(yùn)動，不受特定離子的束縛。電勢能是一個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱的勢阱。預(yù)計(jì)在 3～ 5年內(nèi)我國在太陽能光伏電池研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)將形成一個(gè)世界級的產(chǎn)業(yè)基地，并將在國際太陽能光伏工業(yè)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位。中國太陽能發(fā)電發(fā)展史216。216。 中國太陽能發(fā)電發(fā)展史216。216。能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中國太陽能發(fā)電發(fā)展史216。2050年世界太陽能發(fā)電利用將占世界能源總能耗 30%~50% 份額。2020年太陽能發(fā)電成本與化石能源成本相接近，德國可再生能源占 20% 。2022年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 1200MW ；德國Fraunhofer ISE多晶硅太陽能電池效率達(dá)到 % ；非晶硅太陽能電池占市場份額 % ，降為 1999年的 1/3，CdTe占 % ；而 CIS占 % 。2022年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 540MW ；多晶硅太陽能電池售價(jià)約為 。1999年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 ；美國NREL的 M. A. Contreras等報(bào)道銅銦錫（ CIS）太陽能電池效率達(dá)到 % ；非晶硅太陽能電池占市場份額% 。1997年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 。1995年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 ；光伏電池安裝總量達(dá)到 500MW 。1993年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 。1991年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 ；瑞士Gratzel教授研制的納米 TiO2染料敏化太陽能電池效率達(dá)到 7% 。1987年 11月，在 3100Km穿越澳大利亞的 Pentax World Solar Challenge PV動力汽車競賽上， GM Sunraycer獲勝，平均時(shí)速約為 71km/h。1985年單晶硅太陽能電池售價(jià) 10USD/W ；澳大利亞新南威爾土大學(xué) Martin Green研制單晶硅的太陽能電池效率達(dá)到 20% 。1983年世界太陽能電池年產(chǎn)量超過 ；名為Solar Trek的 1KW 光伏動力汽車穿越澳大利亞， 20天內(nèi)行程達(dá)到 4000Km。1981年名為 Solar Challenger的光伏動力飛機(jī)飛行成功。1979年世界太陽能電池安裝總量達(dá)到 1MW 。1974年日本推出光伏發(fā)電的 “陽光計(jì)劃 ”； Tyco實(shí)驗(yàn)室生長第一塊 EFG晶體硅帶， 25mm寬， 457mm長 (EFG: Edge defined Film FedGrowth，定邊喂膜生長 )。1972年法國人在尼日爾一鄉(xiāng)村學(xué)校安裝一個(gè)硫化鎘光伏系統(tǒng)，用于教育電視供電。1965年 Peter Glaser和 A. D. Little提出衛(wèi)星太陽能電站構(gòu)思。1963年 Sharp公司成功生產(chǎn)光伏電池組件；日本在一個(gè)燈塔安裝 242W 光伏電池陣列，在當(dāng)時(shí)是世界最大的光伏電池陣列。1960年 Hoffman電子實(shí)現(xiàn)單晶硅電池效率達(dá)到 14% 。1958年美國信號部隊(duì)的 T. Mandelkorn制成 n/p型單晶硅光伏電池，這種電池抗輻射能力強(qiáng)，這對太空電池很重要； Hoffman電子的單晶硅電池效率達(dá)到 9% ；第一個(gè)光伏電池供電的衛(wèi)星先鋒 1號發(fā)射，光伏電池 100cm2，, 為一備用的 5mW 話筒供電。1956年 P. Pappaport， J. J. Loferski和 E. G. Linder發(fā)表“鍺和硅 pn結(jié)電子電流效應(yīng) ”的文章。貝爾 (Bell)實(shí)驗(yàn)室研究人員 , % 效率的單晶硅太陽能電池的發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)月后效率達(dá)到 6% 。1953年 Wayne 州立大學(xué) Dan Trivich博士完成基于太陽光普的具有不同帶隙寬度的各類材料光電轉(zhuǎn)換效率的第一個(gè)理論計(jì)算。1933年 L. O. Grondahl發(fā)表 “銅 氧化亞銅整流器和光電池 ”論文。 1930年 B. Lang研究氧化亞銅 /銅太陽能電池，發(fā)表 “新型光伏電池 ”論文； W. Schottky發(fā)表 “新型氧化亞銅光電池 ”論文。 1918年波蘭科學(xué)家 Czochralski發(fā)展生長單晶硅的提拉法工藝。 1883年美國發(fā)明家 Charles Fritts描述了第一塊硒太陽能電池的原理。 1839年法國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家 生伏特效應(yīng)，簡稱為光伏效應(yīng)。對太陽電池的實(shí)際應(yīng)用起到?jīng)Q定性作用的是美國貝爾實(shí)驗(yàn)室三位科學(xué)家關(guān)于單晶硅太陽電池的研制成功，在太陽電池發(fā)展史上起到里程碑的作用。Introduction to Solar Photovoltaic Technology 南昌大學(xué) LDK研究中心南昌大學(xué)太陽能光伏學(xué)院n 太陽電池發(fā)展史n 半導(dǎo)體材料與理論n 硅片的生產(chǎn)n 太陽電池原理 n 太陽電池工藝 n 太陽電池理論分析 n 太陽電池的表征 n 太陽電池分類n 太陽電池的發(fā)展第三章 太陽電池基礎(chǔ)第一節(jié)167。從總的發(fā)展來看，基礎(chǔ)研究和技術(shù)進(jìn)步都起到了積極推進(jìn)的作用。太陽電池發(fā)展史 回顧歷史有利于了解光伏技術(shù)的發(fā)展歷程，按時(shí)間的發(fā)展順序，將于太陽電池發(fā)展有關(guān)的歷史事件匯總?cè)缦拢?16。216。216。216。216。216。216。太陽電池發(fā)展史216。216。216。216。216。216。 太陽電池發(fā)展史216。216。216。216。216。216。216。216。216。216。216。216。216。216。能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展預(yù)計(jì)未來世界太陽216。人類將充分利用太陽能發(fā)電。1959年中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研制成功第一片具有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池。1973年在天津港的海面航標(biāo)燈上首次應(yīng)用由天津電源研究所研制的太陽能電池，航標(biāo)燈上應(yīng)用 太陽能電池。1980～ 1990年期間我國引進(jìn)國外太陽能電池關(guān)鍵設(shè)備、成套生產(chǎn)線和技術(shù)，先后建立單晶硅電池生產(chǎn)企業(yè)，如寧波太陽能電源廠、開封半導(dǎo)體廠、云南半導(dǎo)體廠、秦皇島華美太陽電池廠等。 2022年我國太陽能電池產(chǎn)量超過印度，年產(chǎn)量達(dá)到50MW 以上。 隨著我國 “ 可再生能源法 ” 的實(shí)施，我國太陽能光伏發(fā)電將得到快速發(fā)展。電子共有化周期性勢場 (1) 孤立原子 (單價(jià) )電子所在處的電勢為 U，電子的電勢能為 V。v 若 E1較大 (仍低于勢壘高度 )，穿透概率較大，由隧道 效應(yīng)， 電子可進(jìn)入相鄰原子 。S 原子的外層電子 (高能級 )，勢壘穿透概率較大，屬于共有化的電子。兩個(gè)氫原子靠近結(jié)合成分子時(shí)， 1S能級分裂為兩條。J 點(diǎn)陣間距越小，能帶越寬， ?E越大。216。 能帶產(chǎn)生的根本原因還是在于泡利不相容原理 。電子在能帶中的填充amp。amp。滿帶電子在能帶中的填充導(dǎo)帶amp。 …amp。 有的晶體的價(jià)帶也可能是滿帶。 由原子的激發(fā)態(tài)能級分裂而成，正常情況下空著；amp。 電子在能帶中的填充禁帶 滿帶 空帶 禁帶Eamp。amp。絕緣體： 是不易導(dǎo)電的物質(zhì) ，如橡膠、玻璃、陶瓷和塑料等，電阻率一般在 109 Ω?cm以上。 導(dǎo)電機(jī)制從能級圖上來看，是因?yàn)槠涔灿谢娮雍芤讖牡湍芗壾S遷到高能級上去。 當(dāng)外電場非常強(qiáng)時(shí)，電子有可能越過禁帶躍遷到上面的空帶中去形成電流，這時(shí)絕緣