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时间:2020-09-14
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1、12.3.4半导体器件及导电特性半导体器件复杂多样,其中最简单,最基础的就是二级管!将n型半导体和p型半导体相接触,结合在一起,就形成了二级管。二级管中会形成PN节-半导体器件的核心!PN节具有单向导通性!22.3.4半导体器件及导电特性NP-+NP+-32.3.4半导体器件及导电特性平衡PN结势垒qVDP型N型费米能级PNE4PN结的正向注入当PN结加有正向偏压时(P区为正向电压),外加电压使空间电荷区中的电场减弱,打破了漂移运动和扩散运动的相对平衡。E’E0E=E0+E’PN在这种情况下,电子源源
2、不断地从N区向P区扩散,空穴从P区向N区扩散,成为非平衡载流子。这种现象称为PN结的正向注入。5PN结的正向注入通过单位面积PN结的总电流就是PN结电流与少子浓度称正比,并且随正向电压增加指数形式增加。6PN结的反向抽取E’E0E=E0+E’PN反向偏压PN结空间电荷区中电场加强,载流子的漂移运动超过扩散运动。P型区的电子一旦接近空间电荷区边界,就要被电场拉向N区。靠近边界的N型区的空穴,被拉向P区。这种现象称为PN结的反向抽取。它们构成了PN结的反向电流。PN结反向偏压时,势垒高度增加为q(VD+V
3、r)7PN结的反向抽取总电流密度反向饱和电流82.4离子导电性及超导简介2.4.1离子导电性1、离子导电机理及影响因素离子在电场作用下移动形成电流本征导电:热运动造成的离子发生移动杂质导电:杂质离子移动形成的电流91、离子导电机理及影响因素-+++++-----+++++-----+++-正空格点正间隙离子负间隙离子负空格点离子晶体中的缺陷101、离子导电机理及影响因素Eqxε-Eqd/2ε+Eqd/2d有外场E时ε无电场111、离子导电机理及影响因素Eqxε-Eqd/2ε+Eqd/2d有外场E时这样
4、就使原来无规则的跳跃发生了沿电场方向的偏向。把上式乘以每步跳动的距离d,就得到每秒钟平均沿电场移动的距离121、离子导电机理及影响因素我们称这种由于外场影响,在原来无规则运动之上引起的平均运动为“漂移”,对于一般的电场Eqd<5、体结构的影响————离子大小、晶体内部离子移动“通道”点缺陷的影响————点缺陷会影响能够移动的离子的数目。152陶瓷材料的导电性既有离子电导,又有电子电导既有类似金属的自由电子电导,又有类似半导体的电子、空穴电导!162.4.2超导性1903年荷兰人Onnes获得液氦(4.2K)1911年他们发现水银在4.2K附近电阻检测不到了!在一定的低温下,物质突然失去电阻的现象——超导电性1913年获诺贝尔物理奖HeikeKamerlinghOnnes(1853~1926)theNetherlandsLeid6、enUniversityLeiden,theNetherlands172.4.2超导性1960年前,超导体研究局限在金属和金属间化合物中。1957年BCS理论发表,成功解释当时已知的所有实验现象,并预言金属和金属间化合物Tc温度不会超过30K1960年后开始在氧化物中寻找超导体18J.GeorgBednorzK.AlexanderMuller1/2oftheprize1/2oftheprizeFederalRepublicofGermanySwitzerlandIBMResearchLaborato7、ryRechlikon,Switzerlandb.1950b.1927在陶瓷(金属氧化物)中发现超导现象,超导研究取得重大突破诺贝尔物理奖获得者1986年,192.5超导体超导电性的金属和合金Tc<30K钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨、铼、铋、铝、锡、镉等28种。二元合金NbTi,Tc=8~10K;NbZr,Tc≈10~11K。三元系合金有铌-钛-锆,Tc=10K;铌-钛-钽,Tc=9~10K。超导化合物Nb3Sn,Tc=18~18.5K;Nb3Ge,Tc≈23.2K,Nb3(AlGe),Tc≈20.7K8、等超导电性的金属氧化物1960‘sBa-Cu-O系,35K,1986,Bednorz,MullerBa-Y-Cu-O系,100K,1987,我国赵忠贤等Hg-Ba-Cu-O系,~140K202、超导体的两种特性:完全导电性完全抗磁性磁感应强度始终为零3、三个性能指标超导转变温度Tc愈高愈好临界磁场Hc破坏超导态的最小磁场。随温度降低,Hc将增加;当T<Tc时,Hc=Hc0[1-(T/Tc)2]临界电流密度Jc保持超导状态的最大输入电流(与Hc相关)21F
5、体结构的影响————离子大小、晶体内部离子移动“通道”点缺陷的影响————点缺陷会影响能够移动的离子的数目。152陶瓷材料的导电性既有离子电导,又有电子电导既有类似金属的自由电子电导,又有类似半导体的电子、空穴电导!162.4.2超导性1903年荷兰人Onnes获得液氦(4.2K)1911年他们发现水银在4.2K附近电阻检测不到了!在一定的低温下,物质突然失去电阻的现象——超导电性1913年获诺贝尔物理奖HeikeKamerlinghOnnes(1853~1926)theNetherlandsLeid
6、enUniversityLeiden,theNetherlands172.4.2超导性1960年前,超导体研究局限在金属和金属间化合物中。1957年BCS理论发表,成功解释当时已知的所有实验现象,并预言金属和金属间化合物Tc温度不会超过30K1960年后开始在氧化物中寻找超导体18J.GeorgBednorzK.AlexanderMuller1/2oftheprize1/2oftheprizeFederalRepublicofGermanySwitzerlandIBMResearchLaborato
7、ryRechlikon,Switzerlandb.1950b.1927在陶瓷(金属氧化物)中发现超导现象,超导研究取得重大突破诺贝尔物理奖获得者1986年,192.5超导体超导电性的金属和合金Tc<30K钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨、铼、铋、铝、锡、镉等28种。二元合金NbTi,Tc=8~10K;NbZr,Tc≈10~11K。三元系合金有铌-钛-锆,Tc=10K;铌-钛-钽,Tc=9~10K。超导化合物Nb3Sn,Tc=18~18.5K;Nb3Ge,Tc≈23.2K,Nb3(AlGe),Tc≈20.7K
8、等超导电性的金属氧化物1960‘sBa-Cu-O系,35K,1986,Bednorz,MullerBa-Y-Cu-O系,100K,1987,我国赵忠贤等Hg-Ba-Cu-O系,~140K202、超导体的两种特性:完全导电性完全抗磁性磁感应强度始终为零3、三个性能指标超导转变温度Tc愈高愈好临界磁场Hc破坏超导态的最小磁场。随温度降低,Hc将增加;当T<Tc时,Hc=Hc0[1-(T/Tc)2]临界电流密度Jc保持超导状态的最大输入电流(与Hc相关)21F
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