半导体的电学性质ppt课件.ppt

《半导体的电学性质ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.3半导体的电学性能霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall,1855-1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。2.3.1霍尔效应及其应用在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集，在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场，此电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其

2、产生的洛伦兹力，使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移，此称为霍尔效应。霍尔效应的本质霍尔效应的应用（1）测定载流子浓度和迁移率根据霍尔电压的正负，判断半导体的导电类型。根据霍尔电压的大小，测定载流子浓度和迁移率。（2）霍尔器件现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关等。半导体导电性的影响因素绝对零度温度升高光照射满带电子被激发到空带参与导电满带变成部分占满的能

3、带导带电子:空带多了电子价带空穴:满带少了电子参与导电与金属最大的区别温度光压力-电压磁场气体光磁热磁热电热敏效应光敏效应压敏效应磁敏效应气敏效应光磁效应热磁效应热电效应通常情况下电导率（电阻率）与温度的关系为：还有一些半导体，在某些特定的温度附近电阻率变化显著。热敏效应的应用：热敏温度计、电路温度补偿器、无触点开关。式中，B－材料电导活化能，B越高，电阻率随温度变化越大。（1）热敏效应BaTiO3“掺杂”居里点附近发生相变电阻率σ,ρ↑103～106热敏变色油墨PTC热敏电阻热敏温度计温度补偿器（2）光敏效应-

4、---光的照射使某些半导体材料的电阻明显下降“光电导”本质：半导体价带电子导电光子----应用：自动控制系统、照明自动化。要求：光子的能量必须大于半导体禁带宽度（3）压敏效应电压敏感效应：对某些半导体（如氧化锌陶瓷半导体），通过它的电压和电流之间不存在线性关系，即电阻随电压而变。在某一临界电压（压敏电压）以下电阻值很高，几乎没有电流流过，但当电压超过其压敏电压时，电阻迅速下降，电流急剧增大。用具有压敏特性的材料可以制成压敏电阻器，用非线性系数来描述压敏电阻器的灵敏性，即：压敏电阻可用于电子仪器的低压及高压的过电压

5、保护元件、高压稳压、避雷器等（3）压敏效应压力敏感效应：半导体材料，施加压力，发生变形，能带结构也会发生变化，因而，材料的电阻率发生改变。这种由于应力而使电阻率发生改变的现象称为压力敏感效应。式中，ρ0－无应力时电阻率；Δρ－加应力后电阻率变化量；β－压阻系数；T－施加的应力（拉为正，压为负）。（4）磁敏效应xyz外电场Ex外磁场Bz霍尔电场Ey电流I霍尔效应把通有电流的半导体放在均匀磁场中，将会沿分别垂直于外电场和磁场的方向产生一个横向电场，此即霍尔效应。霍尔电场Ey与电流密度Jx和磁感应强度Bz成正比，即RH

6、称为霍尔系数霍尔器件在测量技术/自动化技术及信息处理等方面得到广泛的应用（4）磁敏效应磁阻效应半导体中，在与电流垂直的方向施加磁场后，使电流密度下降，即磁场的存在使半导体的电阻增大，这种现象称为磁阻效应。设ρ0为无磁场时的电阻率，ρB为加磁场Bz时的电阻率，则磁阻为（ρB-ρ0）/ρ0=Δρ/ρ0，表示弱霍尔磁场系数；为霍尔迁移率；为横向磁阻系数气敏效应：利用陶瓷的表面性质可制成气敏元件，主要由表面效应和体效应两种类型，主要用于防灾报警及检测计量等方面。湿敏效应：对空气或其他气体、液体和固体物质中水分含量敏感的陶

7、瓷材料。湿敏电阻可将湿度的变化转换成电信号，易于实现湿度指示、记录和控制自动化。2.4、电介质材料及其介电性能等量异号电荷相距一段距离，这个系统就称为电偶极子，电荷和位移的乘积称为这个系统的电偶极矩，其方向与外电场方向一致。极化的概念介质在电场作用下产生感应电荷的现象，称为介质的极化。这种材料叫电介质。非极性粒子正负电荷中心重合，在外电场的作用下形成电偶极子。极性粒子本身具有一定的电偶极矩，在外电场的作用下定向排列。电介质粒子分为极性和非极性两类1.极性和非极性粒子的机化真空－++++－－－E－++++－－－－+

8、+－－++－+－+－+－+－+－+－+－+－自由电荷+－偶极子束缚电荷(1)具有一系列偶极子和束缚电荷的极化现象2.极化现象及其物理量极化现象及其物理量第一种：弹性的、瞬间完成的、不消耗能量的极化。包括：电子位移极化、离子位移极化。2.4.1极化机制第二种：该极化与热运动有关，其完成需要一定的时间,且是非弹性的，需要消耗一定的能量。包括：松弛极化、取向极化、空间电荷极化偶