無機材料物理性能第6講(編輯修改稿)
2025-02-11 15:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 熱激勵生成晶格缺陷 (肖特基與弗侖克爾缺陷 ) ? 不等價固溶摻雜 ? 離子晶體中正負離子計量比隨氣氛的變化發(fā)生偏離 固體電解質簡介 ?定義 具有離子電導的固體物質稱為固體電解質 離子晶體要具有離子電導的特性，必須 ： ?電子載流子的濃度小 ?離子晶格缺陷濃度大，并參與電導 固體電解質電導 離子電導率 電子電導的基本公式： ?? ii en ??電子電導 ? 電子電導的載流子是：電子和空穴 ? 電子電導主要發(fā)生在導體和半導體中 ? 在電子電導材料中 ， 電子與點陣的非彈性碰撞引起電子波的散射是電子運動受阻的原因之一 。 電子遷移率 ? 平均自由運動的時間的長短 τ是由載流子的散射強弱決定 。 散射越弱 ， 自由程越長 ， 遷移率也越大 。 ? 電子和空穴的有效質量的大小是由半導體材料的性質決定的 。 ? 摻雜濃度和溫度對遷移率的影響 ,本質上是對載流子散射強弱的影響 。 電子遷移率 散射的兩個原因 晶格散射 晶格振動引起的散射叫做晶格散射；溫度越高 ，晶格振動越強 ， 對載流子的晶格散射也將增強 ， 遷移率降低 。 電離雜質散射 電離雜質散射的影響與摻雜濃度有關 ， 摻雜越多 ，載流子和電離雜質相遇而被散射的機會也就越多 。 溫度越高 ， 散射作用越弱 。 高摻雜時 ， 溫度越高 ， 遷移率越小 。 載流子濃度 根據(jù)能帶理論，只有導帶中的電子或價帶之間的空穴才能參與導電。 金屬、半導體和絕緣體的能帶結構 半導體和絕緣體的能帶結構 載流子濃度 載流子濃度 本征半導體中的載流子濃度 本征半導體的能帶結構 載流子濃度 載流子只由半導體晶格本身提供，是由熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關系。 空帶中的電子導電和價帶中的空穴導電同時存在，載流子電子和空穴和濃度是相等的。 本征電導 本征半導體 雜質半導體中的載流子濃度 Ef Ec ED Ev + + Ef Ev Ec EA n型半導體 p型半導體 n型與 p型半導體能帶結構 雜質半導體中的載流子濃度 雜質對半導體的導電性能影響很大 雜質半導體可分為 n型 (可提供電子 )和 p型(吸收電子 ， 造成空穴 )。 摻入施主雜質的半導體稱為 n半導體 ， 摻入受主雜質的半導體稱為 p半導體 。 電子電導率 本征半導體和高溫時的雜質半導體的電導率與溫度的關系為： ? ?kTE g 2/e x p0 ?? ??電子電導率 電阻率與溫度的關系： ? ?kTEkTEgg2lnln2/ex p00???????電子電導率 實際晶體的導電機構與溫度關系如下： (a)中表示在該溫度區(qū)間具有始終如一的電子躍遷機構； (b)中表示在低溫區(qū)以雜質電導為主，高溫區(qū)以本征電導為主； (c)中表示在同一晶體中同時存在兩種雜質時的電導特性。 玻璃態(tài)電導 ? 在含有堿金屬離子的玻璃中 ， 基本上表現(xiàn)為離子電導 。 ? 玻璃體的結構比晶體疏松 ， 堿金屬離子能夠穿過大于其原子大小的距離而遷移 ， 同時克服一些位壘 。 ? 玻璃與晶體不同
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鄂ICP備17016276號-1