電子信息材料基礎(chǔ)摘要

1、第一章 微電子電路中的主要材料問(wèn)題1.襯底材料Si，SOI， GaAs, InP, GaN等 （1）晶片直徑越來(lái)越大；（2）微缺陷要求越來(lái)越高；（3）幾何精度特別是平整度；2.半導(dǎo)體材料的分類 1. 按化學(xué)組分和結(jié)構(gòu) 元素半導(dǎo)體材料 (B, Si, Ge, Grey Sn, P,Se,Te)Ø 化合物半導(dǎo)體材料III-V族半導(dǎo)體材料(GaAs, InP, GaN） Ø II-VI族半導(dǎo)體材料(ZnO, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSe)Ø IV-VI族半導(dǎo)體材料(PbS, PbSe, PbTe)Ø IV-IV族半導(dǎo)體材料 (SiC, SiGe,

2、 SiSn, GeSn)Ø 多元化合物半導(dǎo)體 (GaAlAs,InGaAsP,Zn1-xMgxSySe1-y)2. 按禁帶寬度 窄帶隙半導(dǎo)體材料/寬帶隙半導(dǎo)體材料 3. 按使用功能電子材料、光電材料、傳感材料、熱電致冷材料等 3.第一代半導(dǎo)體材料，元素半導(dǎo)體材料，以Si和Ge為代表; Si：Eg=1.12 eV 第二代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料，以GaAs1.42eV，InP1.35eV等材料為代表;第三代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料，以GaN，SiC，ZnO等材料為代表; GaN: Eg=3.3 eV半導(dǎo)體材料另一發(fā)展趨勢(shì)是：由三維體材料向薄膜、兩維超晶格量子阱、一維量子線和零維

3、量子點(diǎn)材料方向發(fā)展。4.Si單晶生長(zhǎng)： （1）區(qū)熔法（FZ） （2）直拉法（CZ）優(yōu)點(diǎn)： 較好的直徑控制 較好的缺陷控制 較好的雜質(zhì)控制 缺點(diǎn)：與坩堝接觸，易引入雜質(zhì) 直拉法的工藝過(guò)程： 1.籽晶熔接,“烤晶”，以除去表面揮發(fā)性雜質(zhì)同時(shí)可減少熱沖擊2.引晶和縮頸, 其目的是排除接觸不良引起的多晶和盡量消除籽晶內(nèi)原有位錯(cuò)的延伸3.放肩, 讓晶體逐漸長(zhǎng)大到所需的直徑為止4.等徑生長(zhǎng), 當(dāng)晶體直徑到達(dá)所需尺寸后，提高拉速，使晶體直徑不再增大，稱為收肩,收肩后保持晶體直徑不變，就是等徑生長(zhǎng)。此時(shí)要嚴(yán)格控制溫度和拉速不變5.收晶，加快拉速，使晶體脫離熔體液面。5.作為標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的一種改進(jìn)技術(shù)，SO

4、I技術(shù)通過(guò)在兩層硅基板之間封入一個(gè)絕緣的氧化層(這與大容量CMOS工藝技術(shù)恰好相反)，從而將活躍的晶體管元件相互隔離。SOI器件具有寄生電容小、短溝道效應(yīng)小、速度快、集成度高、功耗低、耐高溫、抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受業(yè)界的青睞；SiO2埋層能有效地使電子從一個(gè)晶體管門(mén)電路流到另一個(gè)晶體管門(mén)電路，不讓多余的電子滲漏到硅晶圓上。絕緣體上硅片(silicon-on-insulator，SOI) 技術(shù)是一種在硅材料與硅集成電路巨大成功的基礎(chǔ)上出現(xiàn)、有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)、能突破硅材料與硅集成電路限制的新技術(shù)。CMOS管的下面會(huì)構(gòu)成多個(gè)三極管, 這些三極管自身就可能構(gòu)成一個(gè)電路。這就是MOS管的寄生三極管效應(yīng)。如果

5、電路偶爾中出現(xiàn)了能夠使三極管開(kāi)通的條件, 這個(gè)寄生的電路就會(huì)極大的影響正常電路的運(yùn)作, 會(huì)使原本的MOS電路承受比正常工作大得多的電流, 可能使電路迅速的燒毀。閂鎖效應(yīng)在大線寬的工藝上作用并不明顯, 而線寬越小, 寄生三極管的反應(yīng)電壓越低, 閂鎖效應(yīng)的影響就越明顯。閂鎖效應(yīng)被稱為繼電子遷移效應(yīng)之后新的“CPU殺手”。防止6.SOI中“工程化的”基板由以下三層構(gòu)成： （1）薄薄的單晶硅頂層，在其上形成蝕刻電路 （2）相當(dāng)薄的絕緣二氧化硅中間層 （3）非常厚的體型襯底硅襯底層，其主要作用是為上面的兩層提供機(jī)械支撐。7. SOI材料的特點(diǎn)1. Si有源層與襯底之間有介電絕緣層的隔離，消除了體硅CMO

6、S閂鎖效應(yīng)2. 易于制備出使有源層完全耗盡的超薄SOI層3. 由于漏結(jié)面積減少，SOI器件中漏電流比體硅器件減少23個(gè)數(shù)量級(jí) 4. 由于有源層和襯底之間隔離，不致因輻照在襯底中產(chǎn)生電子空穴對(duì)導(dǎo)致電路性能退化5. SOI材料寄生電容小，有利于提高所制器件的性能6. 利用SOI材料可簡(jiǎn)化器件和電路加工過(guò)程7. SOI材料所致的MOSFET中短溝道效應(yīng)和熱載流子效應(yīng)大大減弱，提高了器件的可靠性8. SOI器件功耗低9. 可利用SOI器件制作三維集成電路8.SOI材料的制備 注氧隔離 鍵合與背腐蝕：該技術(shù)可避免離子注入造成的損傷和缺陷；但不易制得厚度低于100nm的硅膜 智能剝離：可獲得高質(zhì)量的硅有源

7、層和完整性較好的SiO2掩埋層 外延層轉(zhuǎn)移：外延生長(zhǎng)SOI層，層厚度易于控制，厚度均勻性較好，并減少晶體中的原生缺陷，有利于提高器件的成品率9.GaAs、InP單晶體生長(zhǎng)的難點(diǎn)合成與生長(zhǎng)：熔點(diǎn)溫度下高揮發(fā)（As、P）高蒸汽壓、純化學(xué)配比高溫生長(zhǎng)坩堝沾污 高溫高壓不完整性：缺陷、位錯(cuò)GaAs（InP）單晶拉制工藝：液封直拉（LEC）、垂直布里奇曼（VB）、垂直梯度凝固（VGF）GaAs單晶的制備可采用水平布里奇曼法（橫拉法）HB/液態(tài)密封法LEC/蒸汽控制直拉 VCZ方法。10. GaAs是功率放大器的主流技術(shù) GaAs能實(shí)現(xiàn)對(duì)放大功率的嚴(yán)格要求 高工作頻率，低噪聲，工作溫度使用范圍高，能源利用

8、率高 手機(jī)中的功率放大器是GaAs的主要市場(chǎng) 目前GaAs器件的市場(chǎng)規(guī)模是每年數(shù)十億美元11. InP特性 高電場(chǎng)下，電子峰值漂移速度高于GaAs中的電子，是制備超高速、超高頻器件的良好材料； InP作為轉(zhuǎn)移電子效應(yīng)器件材料，某些性能優(yōu)于GaAs InP的直接躍遷帶隙為1.35 eV，正好對(duì)應(yīng)于光纖通信中傳輸損耗最小的波段； InP的熱導(dǎo)率比GaAs好，散熱效能好 InP是重要的襯底材料12. InP的制備方法 合成與拉晶需要在高壓下進(jìn)行(1070C離解壓為2.75x106 Pa)InP多晶合成 InP單晶合成采用液態(tài)密封法，最大直徑可達(dá)100mm 13. GaN的制備方法 GaN材料具有很高

9、的熔點(diǎn)（>3000K）因此其單晶較難制備。 薄膜GaN廣泛在Al2O3，SiC，ZnO和LiGaO2等單晶基片上實(shí)現(xiàn)了外延。最常見(jiàn)的基片是A面和C面藍(lán)寶石 14.III-V高溫半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力² 對(duì)于固態(tài)大功率發(fā)射源的持續(xù)而又急迫需求固態(tài)源優(yōu)勢(shì)：小體積、長(zhǎng)壽命、高可靠、輕重量（滿足軍事武器系統(tǒng)及民用微波發(fā)射設(shè)備的特殊要求）固態(tài)源缺點(diǎn)：功率小、效率低原因：載流子輸運(yùn)特性、器件能承載的輸入功率電平（電流、電壓）、散熱特性² 降低制造成本的要求15.III-V寬禁帶半導(dǎo)體的主要優(yōu)點(diǎn)² 強(qiáng)場(chǎng)下高電子漂移速度：高頻、大電流² 大禁帶寬度：高溫下保持器件的

10、正常工作² 高熱導(dǎo)率：大功率下保持較低的結(jié)溫² 高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度：提高器件外加電壓來(lái)提高輸出功率16.GaN高溫半導(dǎo)體技術(shù)共同特點(diǎn)寬禁帶半導(dǎo)體材料：高溫工作（> 400°C）、高熱導(dǎo)（減小重量、尺寸）² GaN 器件特點(diǎn)：異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高電子輸運(yùn)特性² 進(jìn)展：固態(tài)微波大功率源：軍事電子系統(tǒng)功率發(fā)射、民用基站功放模塊17.III-V族化合物半導(dǎo)體適MMIC應(yīng)用的性能因素² GaAs類化合物半導(dǎo)體中載流子更優(yōu)異的輸運(yùn)特性：器件及IC的工作頻率可進(jìn)入微波毫米波頻段² GaAs類化合物半導(dǎo)體體材料的半絕緣特性：可作為較理想的微波電路

11、基板材料² GaAs類化合物半導(dǎo)體材料的優(yōu)良的IC加工性能：可以解決微波頻段IC（MMIC）的制造難題² III-V化合物半導(dǎo)體技術(shù)與傳統(tǒng)的Si技術(shù)始終處于并行發(fā)展的狀態(tài)并相互推動(dòng)。微波半導(dǎo)體器件在發(fā)展過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體特性的多方面深入發(fā)掘與利用促成了射頻III-V化合物器件工作的不斷突破² III-V化合物半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使半導(dǎo)體的利用由“同質(zhì)材料及同質(zhì)結(jié)構(gòu)”進(jìn)入“異質(zhì)材料與異質(zhì)結(jié)構(gòu)”階段² III-V化合物半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使器件原理由“摻雜工程”設(shè)計(jì)進(jìn)入“能帶工程”設(shè)計(jì)階段² III-V化合物半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使半導(dǎo)體材料技術(shù)由“體材料”進(jìn)入“功

12、能材料”階段² III-V化合物半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展正在進(jìn)入對(duì)新材料（高溫半導(dǎo)體、多元半導(dǎo)體）及新原理IC（包括使用非半導(dǎo)體復(fù)合基片材料）的全面開(kāi)發(fā)利用階段第五章 LTCC技術(shù)研究 1.LTCC技術(shù)是一種先進(jìn)的無(wú)源集成及混合電路封裝技術(shù),它可將三大無(wú)源元器件（包括電阻器、電容器和電感器）及其各種無(wú)源組件（如濾波器、變壓器等）封裝于多層布線基板中，并與有源器件（如：功率MOS、晶體管、IC電路模塊等）共同集成為一完整的電路系統(tǒng)。信息功能材料概述1.信息技術(shù)(IT)定義：一切與信息收集、存儲(chǔ)、處理、傳輸、顯示乃至應(yīng)用有關(guān)的各種技術(shù)。一種多層次、多專業(yè)的綜合技術(shù)。現(xiàn)代信息技術(shù)是以微電子學(xué)和光電

13、子學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)為核心，對(duì)各種信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、處理、傳遞和顯示的技術(shù)。 信息材料是指與現(xiàn)代信息技術(shù)相關(guān)的用于信息收集、存儲(chǔ)、處理、傳遞和顯示的材料。信息材料是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。2.信息收集技術(shù)和材料 信息收集材料是指用于信息傳感和探測(cè)的一類對(duì)外界信息敏感的材料。 在外界信息（力、熱、光、聲、電、化學(xué)、生物等）的影響下，材料物理或化學(xué)性質(zhì)（電學(xué)性質(zhì)）會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)測(cè)量這些變化可方便精確地探測(cè)、接收和了解外界信息的變化。 3.信息傳感材料主要包括力敏傳感材料、熱敏傳感材料、光敏傳感材料、磁敏傳感材料、氣敏傳感材料、溫敏傳感材料、壓敏傳感材料、生物傳感材料等。4. 信息存

14、儲(chǔ)技術(shù)和材料磁存儲(chǔ)材料，主要是金屬磁粉和鋇鐵氧體磁粉，用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)； 光存儲(chǔ)材料，有磁光記錄材料、相變光盤(pán)材料等，用于外部存儲(chǔ)； 鐵電介質(zhì)存儲(chǔ)材料，用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器； 半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)材料，目前以硅為主，用于內(nèi)存。5.信息處理技術(shù)和材料 以硅材料為核心的集成電路繼續(xù)占有重要地位 砷化鎵也是一種重要的集成電路材料。 不斷擴(kuò)大的晶圓尺寸 100-125-150-200-300，并向450mm過(guò)度，以提高芯片產(chǎn)量和降低芯片成本 不斷縮小的芯片特征儲(chǔ)存，深亞微米技術(shù) 1mm-08mm-0.5mm-0.35mm-0.25mm-0.18mm-0.13mm-90nm-22nm 6信息顯示技術(shù)和材料 將

15、各類形式的信息作用于人的視覺(jué)而為人所感知的手段為信息顯示技術(shù)。 信息顯示材料主要是指用于陰極射線管和各類平板顯示器件的一些發(fā)光顯示材料。 按顯示原理分類，信息顯示材料主要分為：液晶顯示材料（LCD）、等離子體顯示材料（PDP）、陰極射線管顯示材料（CRT）、場(chǎng)發(fā)射顯示材料（FED）、真空熒光顯示材料、有機(jī)電致發(fā)光顯示材料等。7.信息材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與展望 光電信息功能材料的研究為當(dāng)代科學(xué)的前沿，具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，是一個(gè)極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。信息材料也從體型材料發(fā)展到薄層、超薄層微結(jié)構(gòu)材料，并正向光電信息功能集成芯片和有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料以及納米結(jié)構(gòu)材料方向發(fā)展。 以集成電路為基礎(chǔ)的微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)

16、繼續(xù)占有重要位置。 以光通信、光存儲(chǔ)、光電顯示為基礎(chǔ)的光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)。信息材料應(yīng)用-物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1.第一.物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二.其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信 2.A.多元多功能傳感器的需求：同一芯片上需要多個(gè)傳感器、或同一個(gè)傳感器芯片具有光、電、磁、熱、聲、氣多功能探測(cè)性能，使信息傳輸系統(tǒng)復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要求復(fù)雜化。B.無(wú)線/移動(dòng)傳感與探測(cè)的要求：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的范圍擴(kuò)大，有線網(wǎng)絡(luò)已不能滿足需求，大量的監(jiān)控與探測(cè)，須發(fā)展無(wú)線傳輸傳感器芯片。因此：多元無(wú)線/移動(dòng)傳感與探測(cè)是物 聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然！多元/多功能傳感器芯片是途

17、徑!3. 1.生物傳感器芯片2.氣體傳感芯片3.溫度/濕度傳感器4.多功能有毒氣體/煙火傳感器芯片5.多功能：溫度/應(yīng)變一體化傳感器芯片7.多功能-表聲波/壓電ZnO傳感器芯片8.柔性應(yīng)變敏感薄膜傳感器4. 歸納：傳統(tǒng)傳感器的局限性：缺點(diǎn)：傳感器功能單一，芯片很少多元化，采用有線連接，限制物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。傳感芯片多元化、多功能化，硬件無(wú)線化！5. 無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)感知硬件：新一代集成系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì)：系統(tǒng)集成化（ SOC ） 傳感器多元多功能化 材料薄膜多層化6. 物聯(lián)網(wǎng)自旋閥傳感器：1.大的巨磁電阻(GMR)變化率（>5%）2. 大的靈敏度3. 高的穩(wěn)定性7. 物聯(lián)網(wǎng)傳感器發(fā)展趨勢(shì); 1.從

18、人的網(wǎng)絡(luò)到事的網(wǎng)絡(luò): 一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力 2.多元傳感器使網(wǎng)絡(luò)充滿智慧3.無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的興起4.人與物品、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)連接5.集成收發(fā)組件的運(yùn)動(dòng)傳感器6.更多物品相連接7.復(fù)雜與多元化資源網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)材料 1. 與其它新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器相比，RRAM具有簡(jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的可縮小性、較快的操作速度和相對(duì)較小的功耗，因此成為下一代非揮發(fā)存儲(chǔ)器的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一。 2.1.靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作存儲(chǔ)元件，因此速度快，但相對(duì)于DRAM集成度低。2.DRAM相對(duì)于SRAM來(lái)說(shuō)集成度高，但因?yàn)橛秒娙葑鞔鎯?chǔ)元件，放電時(shí)間長(zhǎng)，

19、限制了DRAM的速度。3.Flash控制原理是電壓控制柵晶體管的電壓高低值（高低電位），柵晶體管的結(jié)電容可長(zhǎng)時(shí)間保存電壓值， 因而能斷電后保存數(shù)據(jù)。但其單元工作電壓較大，存儲(chǔ)密度提高不易。且寫(xiě)入時(shí)間較長(zhǎng)。 3. 在電容、電阻和電感之外，還存在第四種基本元件：記憶電阻（Memristor）。這種電阻能夠通過(guò)施加不同方向、大小電壓，改變其阻值。4. RRAM阻變機(jī)制：從材料中發(fā)生阻變現(xiàn)象的區(qū)域進(jìn)行劃分，可以將目前所提出的阻變機(jī)制分為整體效應(yīng)和局域效應(yīng)兩大類第五節(jié) 壓電、熱釋電與鐵電材料1. 具有壓電性的晶體不一定就具有熱釋電性，但具有鐵電性的晶體一定具有熱釋電性。三者的關(guān)系如下圖所示。2. 一般電

20、介質(zhì) 壓電體熱釋電體鐵電體:電場(chǎng)極化,無(wú)對(duì)稱中心,自發(fā)極化,多個(gè)自發(fā),極化方向,電滯回線。3. 晶體內(nèi)部正負(fù)離子的偶極矩在外力的作用下由于晶體的形變而被破壞，導(dǎo)致使晶體的電中性被破壞，從而使其在一些特定的方向上的晶體表面出現(xiàn)剩余電電荷而產(chǎn)生的。4.壓電效應(yīng)產(chǎn)生的條件: 晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有對(duì)稱中心。壓電體是電介質(zhì)。其結(jié)構(gòu)必須有帶正負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)。即壓電體是離子晶體或由離子團(tuán)組成的分子晶體。5.壓電材料分類及其應(yīng)用:1、壓電單晶材料：如水晶（石英）、LiNbO3、Bi2GeO3、Li2GeO3、Li3BO4等。2、 壓電陶瓷材料：如BaTiO3、PbTiO3、PZT以及其它三元系陶瓷。PZT: Pb(Zr

21、1-xTix)O33、壓電薄膜：如ZnO、CdS以、AlN、PLZT等4、壓電高分子：天然高分子，如骨、DNA、聚氨基酸；合成高分子，如聚偏氟乙烯（VDF）、偏氟乙烯與三氯乙烯共聚物VDF/TrFE5、壓電復(fù)合材料：由壓電陶瓷和高分子聚合物或其他材料復(fù)合而成，性能可大幅度調(diào)整。6. 晶體振蕩電路: 石英晶體諧振器是晶振電路的核心元件。 石英晶體諧振器是從一塊石英晶體上按確定的方位角切下的薄片, 這種晶片可以是正方形、矩形或圓形、 音叉形的, 然后將晶片的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面上涂敷銀層, 并裝上一對(duì)金屬板, 接出引線, 封裝于金屬殼內(nèi)。它具有兩個(gè)諧振頻率, 一個(gè)是L、 C、 R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)的串聯(lián)諧

22、振頻率fs， 另一個(gè)是L、 C、 R支路與C0支路發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)的并聯(lián)諧振頻率fp7. 壓電陶瓷: 壓電陶瓷是人工制造的多晶壓電材料，它由無(wú)數(shù)細(xì)微的電疇組成。常用的壓電陶瓷材料主要有以下幾種：1. 鋯鈦酸鉛系列壓電陶瓷（PZT）2. 非鉛系壓電陶瓷.8. 高分子壓電材料: 高分子壓電材料是一種柔軟的壓電材料?？筛鶕?jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀。經(jīng)極化處理后就顯現(xiàn)出壓電特性。它不易破碎，具有防水性，可以大量連續(xù)拉制。在一些不要求測(cè)量精度的場(chǎng)合，例如水聲測(cè)量，防盜、振動(dòng)測(cè)量等領(lǐng)域中獲得應(yīng)用。9. 熱釋電材料: 一些晶體除了由于機(jī)械應(yīng)力作用引起壓電效應(yīng)外，還可由于溫度作用使其電極化強(qiáng)度發(fā)生變化，這就

23、是熱釋電性。熱釋電效應(yīng)指的是這種電介質(zhì)極化隨溫度改變的現(xiàn)象。 晶體中存在熱釋電效應(yīng)的首要條件是具有自發(fā)極化，即晶體結(jié)構(gòu)的某些方向的正負(fù)電荷重心不重合（存在固有電矩）；其次有溫度變化，熱釋電效應(yīng)是反映材料在溫度變化狀態(tài)下的性能。原理：一個(gè)簡(jiǎn)單疇化了的鐵電體，其中極化的排列使靠近極化矢量?jī)啥说谋砻娓浇霈F(xiàn)束縛電荷。在熱平衡狀態(tài)下，這些束縛電荷被來(lái)自電極和體內(nèi)的等量反號(hào)的自由電荷所屏蔽，所以鐵電體對(duì)外界并不顯示電的作用。當(dāng)溫度改變時(shí)，極化發(fā)生變化，原先的自由電荷不能再完全屏蔽束縛電荷，于是表面出現(xiàn)自由電荷，它們?cè)诟浇臻g形成電場(chǎng)，對(duì)帶電粒子有吸引或排斥作用。如果與外電路連接，則可在電路中觀測(cè)到電流，

24、升溫和降溫兩種情況下電流的方向相反。 熱釋電效應(yīng)主要用于制造熱釋電紅外探測(cè)器、攝像器等。10. 11. 12. 鐵電材料：在熱釋電晶體中，有若干種點(diǎn)群的晶體不但在某溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化有兩個(gè)或多個(gè)可能的取向，在不超過(guò)晶體擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度的電場(chǎng)作用下，其取向可以隨電場(chǎng)改變，這種特性稱為鐵電性。具有這種性質(zhì)的晶體成為鐵電體。鐵電體的共同特征：具有電滯回線；具有結(jié)構(gòu)相變溫度（居里點(diǎn)）；具有臨界特性鐵電體重要的特征之一是電滯回線。13. 電 疇：設(shè)一鐵電體整體呈現(xiàn)自發(fā)極化，晶體正負(fù)端分別有一層正、負(fù)束縛電荷。在受機(jī)械約束時(shí)，伴隨著自發(fā)極化的應(yīng)變還將使應(yīng)變能增加，整個(gè)均勻極化的狀態(tài)不穩(wěn)定，晶體

25、趨向于分成多個(gè)小區(qū)域。每個(gè)區(qū)域內(nèi)部偶極子沿同一方向，但不同小區(qū)域的方向不同，這每個(gè)小區(qū)域稱為電疇（簡(jiǎn)稱疇）。疇之間邊界區(qū)域稱之為疇壁。 為減少靜電能，電疇取向呈雜亂分布，施加電場(chǎng)后，通過(guò)疇壁運(yùn)動(dòng)，多疇體變?yōu)閱萎狊w，電場(chǎng)進(jìn)一步升高則只能帶來(lái)電子和離子位移極化。14. 居里溫度：鐵電順電轉(zhuǎn)變溫度：當(dāng)溫度高于某一數(shù)值時(shí)，由于熱擾動(dòng)，自發(fā)極化變?yōu)榱?，晶體將不再具備鐵電性，這一臨界溫度就稱為居里溫度Tc。在居里點(diǎn)以下，由于存在自發(fā)極化，晶體呈現(xiàn)鐵電性，為鐵電相。居里電以上，材料為順電相。15. 臨界特性：晶體在發(fā)生順電-鐵電相變或其它極化狀態(tài)發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)相變時(shí)，晶體的一系列物理性質(zhì)發(fā)生反常變化。例如晶

26、體的介電性質(zhì)、彈性、壓電性、光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)等大都出現(xiàn)明顯的變化。晶體在相變點(diǎn)附近發(fā)生的各種性能反常變化通稱為臨界現(xiàn)象。16. 第四章 光信息的存儲(chǔ) 1. 信息是一種能量的分布狀態(tài)，能量在時(shí)間和空間上的分布產(chǎn)生了信息。2. 什么是信息的光存儲(chǔ)？利用光子與物質(zhì)的作用，將各種信息如圖像、語(yǔ)言、文字以及相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，需要時(shí)再將其讀出。3. 光信息存儲(chǔ)就是利用激光的單色性和相干性，將要存儲(chǔ)的信息，通過(guò)調(diào)制激光聚焦到記錄介質(zhì)上，使介質(zhì)的光照微區(qū)發(fā)生物理、化學(xué)變化以實(shí)現(xiàn)記錄，即信息的“寫(xiě)入”過(guò)程。讀取信息時(shí)，用低功率密度的激光掃描信息軌道，其反射光通過(guò)光電探測(cè)器檢測(cè)、解調(diào)以取出所要的信息，即信息的“

27、讀出”過(guò)程。4. 光學(xué)存儲(chǔ)的原理及其分類：（1）原理： 只要材料的某種性質(zhì)對(duì)光敏感，在被信息調(diào)制過(guò)的光束照射下，能產(chǎn)生理化性質(zhì)的改變，并且這種改變能在隨后的讀出過(guò)程中使讀出光的性質(zhì)發(fā)生變化，都可以作為光學(xué)存儲(chǔ)的介質(zhì)。（2）分類按介質(zhì)的厚度：面存儲(chǔ)、體存儲(chǔ)；按數(shù)據(jù)存?。褐鹞淮鎯?chǔ)、頁(yè)面并行式存儲(chǔ)；按鑒別存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：位置選擇存儲(chǔ)、頻率選擇存儲(chǔ)等。5. 光學(xué)存儲(chǔ)的特點(diǎn)：（1）存儲(chǔ)密度高（2）并行程度高（3）抗電磁干擾（4）存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)（5）非接觸式讀寫(xiě)信息（6）信息價(jià)格位低6. 光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)：7. 光盤(pán)系統(tǒng)特點(diǎn)：1.存儲(chǔ)密度高2.數(shù)據(jù)傳輸速率高3.存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)4.信息位價(jià)格低5.更換容易8. 激光光盤(pán)存儲(chǔ)：

28、原理：由于激光的相干性好，將光束聚焦到直徑只有1微米以下的焦斑上，使處于焦點(diǎn)微小區(qū)域內(nèi)的記錄介質(zhì)受高功率密度光的燒蝕形成小孔，或產(chǎn)生其他改變介質(zhì)物性的影響，光束若受要存儲(chǔ)的信息的調(diào)制，那么介質(zhì)將記錄下相應(yīng)的信息。特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度高、容量大。（2）壽命長(zhǎng)。>10 year（3）非接觸式讀/寫(xiě)和擦。（4）信息位價(jià)格低。（5）與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)能力強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)隨機(jī)檢索和遠(yuǎn)距離傳輸（6）便于大量拷貝復(fù)制信息功能陶瓷材料及應(yīng)用1-2節(jié) 1.阻擋層陶瓷電容器是利用金屬電極與半導(dǎo)體陶瓷的表面形成很薄的接觸勢(shì)壘層作為介質(zhì)層。還原再氧化層型則是利用在半導(dǎo)體陶瓷的表面上通過(guò)適當(dāng)?shù)难趸纬?.01100m的

29、絕緣層作為介質(zhì)層。這兩種都屬于表面層型。通過(guò)有效的減薄了介質(zhì)層厚度，是制備微小型陶瓷電容器的有效途徑。 2.半導(dǎo)體陶瓷及應(yīng)用: 半導(dǎo)體陶瓷材料用于制作各種傳感元件，當(dāng)溫度、壓力、濕度、氣氛、電場(chǎng)、光及射線等外界條件發(fā)生變化時(shí)，引起該材料某中物理性能發(fā)生相應(yīng)的變化（典型表現(xiàn)為電阻率變化） ，可從這些敏感元件的這種變化而迅速準(zhǔn)確的獲得某種相應(yīng)的有用信息。3. 光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體陶瓷受光作用，吸收光子后其載流子濃度發(fā)生變化；或者由于光照，光子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度，使價(jià)電子躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶中產(chǎn)生空穴，使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大。利用該效應(yīng)可應(yīng)用于電子照相感光材料、彩色電視攝像管靶材用光敏材料。光生伏特效

30、應(yīng)：通過(guò)光照產(chǎn)生載流子，在電極兩端產(chǎn)生電壓?？衫迷撔?yīng)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池。鐵電陶瓷光電效應(yīng)：在外加偏置電場(chǎng)作用下，由于壓電效應(yīng)使晶格產(chǎn)生畸變，晶體的折射率隨之發(fā)生變化，這種外加電場(chǎng)作用引起材料折射率的變化稱為鐵電陶瓷的光電效應(yīng)?？芍谱鞴庹{(diào)制器件。4. 陶瓷基功能復(fù)合材料:功能復(fù)合材料是指除力學(xué)性能外還具有其他物理性能并包括部分化學(xué)甚至生物性能的復(fù)合材料。已有大量的文獻(xiàn)和專著報(bào)道了功能復(fù)合材料在電、磁、聲、光、熱、化學(xué)等方面的研究和應(yīng)用。陶瓷基功能復(fù)合材料是以電子陶瓷為主相構(gòu)成的功能復(fù)合材料，包括陶瓷與陶瓷的復(fù)合、陶瓷與樹(shù)脂的復(fù)合、陶瓷與金屬的復(fù)合等等。信息功能陶瓷材料及應(yīng)用3-4節(jié)1、磁性基本特

31、性：物體放在外加磁場(chǎng)中，物體就被磁化了，其磁化強(qiáng)度M和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系由M= H來(lái)描述。M、H、B三者關(guān)系：M=H; B=0（H+M）=0（+1）H定義=1+ ，則B= 0H2. 硬磁：稀土合金硬磁：包括燒結(jié)稀土硬磁和粘結(jié)稀土硬磁。鐵氧體硬磁：主要為六角晶系Ba鐵氧體。旋磁：主要包括尖晶石系、石榴石系和六角晶系旋磁。 矩磁、壓磁3. 4.6. 鐵氧體屬于亞鐵磁性材料。來(lái)源于被氧離子所分隔的磁性金屬離子間的超交換作用。它使處于不同晶格位置上的金屬離子磁距反向排列。當(dāng)相反排列的磁距不相等時(shí)，則表現(xiàn)出強(qiáng)磁性。7. 影響金屬離子分布的因素：(1)內(nèi)能 (2)外能：溫度、應(yīng)力影響內(nèi)能的因素:離子鍵，離子

32、尺寸，晶場(chǎng)影響，共價(jià)鍵的空間配位性，以上各種因素是同時(shí)起作用，金屬離子到底如何分布，應(yīng)考慮各種因素的綜合結(jié)果8. 亞鐵磁性的尖晶石鐵氧體，其飽和磁距是由A、B位的離子磁距之差來(lái)決定的1、自由離子磁距 自由離子磁距由離子的外殼層中未被抵消的電子自旋磁距和軌道磁距合成而得。2、晶場(chǎng)對(duì)軌道磁距的猝滅。9. 居里溫度的高低取決于超交換力的強(qiáng)弱，影響因素如下：1、磁性離子與氧離子間的距離和夾角： 超交換力的大小與離子間的距離和夾角有關(guān)，因此居里點(diǎn)也與此有關(guān)，但具有不同金屬離子的尖晶石鐵氧體其點(diǎn)陣常數(shù)與離子間夾角差別不大，因此這一影響因素一般不突出。2、磁性離子對(duì)鍵數(shù)目的影響 典型表現(xiàn)為非磁性離子取代，減

33、少了超交換作用離子數(shù)量，超交換作用減弱，Tc下降。10. 尖晶石鐵氧體的磁晶各向異性及磁致伸縮特性：晶體在不同方向具有不同的磁化難易程度的現(xiàn)象稱為磁晶各性異性。概括的說(shuō)，磁晶各性異性來(lái)源于晶場(chǎng)效應(yīng)與自旋軌道耦合作用，晶體的對(duì)稱性越差，表現(xiàn)出的各向異性越大。對(duì)立方尖晶石鐵氧體來(lái)說(shuō)，其對(duì)稱性好，磁晶各向異性小。而六角晶系的鐵氧體，其對(duì)稱性差，磁晶各性異性則大。11. 磁致伸縮的物理本質(zhì)可概述如下：當(dāng)溫度下降到居里溫度以下時(shí)，伴隨著自發(fā)磁化的出現(xiàn)，離子間的相互作用在不同方向上將出現(xiàn)差異，使得每個(gè)磁疇內(nèi)的晶格發(fā)生自發(fā)形變。若在磁矩的方向上變形為橢球形，在退磁狀態(tài)時(shí)，由于磁疇的雜亂分布，樣品不表現(xiàn)出形變

34、。但當(dāng)受到外磁場(chǎng)磁化時(shí)，橢球的長(zhǎng)軸向外磁場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)，這樣就引起整個(gè)樣品在磁化方向發(fā)生形變。12. 鐵氧體材料的導(dǎo)電特性：絕大多數(shù)鐵氧體的導(dǎo)電特性屬于半導(dǎo)體類型，即電阻率隨溫度T的升高按指數(shù)規(guī)律下降。鐵氧體材料的介電特性：實(shí)際的鐵氧體在低頻時(shí)一般都表現(xiàn)出非常大的介電常數(shù)，MnZn鐵氧體在低頻時(shí)可達(dá)105 ，NiZn鐵氧體在低頻時(shí)的可達(dá)103 。和都具有弛豫型的頻散特性。當(dāng)頻率增加時(shí)，在弛豫頻率附近，和都急劇下降，最后降在10左右。13. 軟磁鐵氧體材料的特性：、磁化曲線及磁滯回線軟磁：如果用一個(gè)很弱磁場(chǎng)就能將材料磁化飽和，則稱為軟磁材料。永磁：如果用一個(gè)很強(qiáng)磁場(chǎng)才能將材料磁化飽和，則稱為永磁材料

35、，又稱硬磁材料。與軟磁相比，其磁化后不易退磁，有高的矯頑力，能長(zhǎng)時(shí)間保留磁性。磁滯回線和飽和磁滯回線區(qū)別。14. 線性和非線性關(guān)系：一般在外磁場(chǎng)H很小時(shí)，B與H基本保持線性關(guān)系，則稱為滿足線性關(guān)系，否之則為非線性關(guān)系。 線性關(guān)系由可逆疇壁位移和可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)引起。非線性關(guān)系由不可逆疇壁位移和不可逆磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)引起。非線性特性決定于材料的各向異性。傳感與探測(cè)信息材料第一節(jié) 傳感器概述 1. 按敏感材料不同分類： 分為半導(dǎo)體傳感器、陶瓷傳感器、石英傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器、金屬傳感器、有機(jī)材料傳感器、高分子材料傳感器，種類很多。按被測(cè)量分類：可分為力學(xué)量、光學(xué)量、磁學(xué)量、幾何學(xué)量、運(yùn)動(dòng)學(xué)量、流速與流量、液

36、面、熱學(xué)量、化學(xué)量、生物量傳感器等。 這種分類有利于選擇和應(yīng)用傳感器當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí),如 :加速度、振動(dòng)等，傳感器的動(dòng)態(tài)特性。 2.這時(shí)被測(cè)量是時(shí)間的函數(shù)，或是頻率的函數(shù)。3.動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的主要區(qū)別：動(dòng)態(tài)特性中輸出量與輸入量的關(guān)系不是一個(gè)定值，而是時(shí)間的函數(shù)，它隨輸入信號(hào)的變化而改變。4.傳感器性能指標(biāo)1量程指標(biāo)：量程范圍、過(guò)載能力等2靈敏度指標(biāo)：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入/出阻抗等3精度指標(biāo)： 精度(誤差)、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、 閥值、穩(wěn)定性、漂移等4動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)： 固有頻率、阻尼系數(shù)、頻響范圍、頻率特性、時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、過(guò)沖量、衰減率、穩(wěn)態(tài)誤差、臨

37、界速度、臨界頻率等.5. 一、 磁電感應(yīng)式傳感器: 磁電感應(yīng)式傳感器又稱電動(dòng)勢(shì)式傳感器，是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量(如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。它是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的。它是一種機(jī)-電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍(一般為101000 Hz)，所以得到普遍應(yīng)用。6. 霍爾器件是一種磁傳感器，用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá)1 MHz)，耐振動(dòng)，不怕灰塵、油

38、污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。7. 霍爾電動(dòng)勢(shì)UH的大小為： 第二節(jié) 傳感器概述 1.常見(jiàn)的壓電材料可分為兩類，即壓電單晶體和多晶體壓電陶瓷。 壓電單晶體有石英(包括天然石英和人造石英)、水溶性壓電晶體(包括酒石酸鉀鈉、酒石酸乙烯二銨、酒石酸二鉀、硫酸錘等)；多晶體壓電陶瓷有鈦酸鋇壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷、鈮酸鹽系壓電陶瓷和鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等。2.壓電陶瓷的壓電效應(yīng):壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。材料內(nèi)部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇，它有一定的極化方向，從而存在電場(chǎng)。 在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，電疇在

39、晶體中雜亂分布，它們各自的極化效應(yīng)被相互抵消，壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。因此原始的壓電陶瓷呈中性，不具有壓電性質(zhì)。3. 壓電陶瓷主要有以下幾種：鈦酸鋇壓電陶瓷2. 鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷（PZT）4.新型壓電材料1. 壓電半導(dǎo)體材料2. 高分子壓電材料5.集成壓電式傳感器:是一種高性能、低成本動(dòng)態(tài)微壓傳感器，產(chǎn)品采用壓電薄膜作為換能材料，動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)通過(guò)薄膜變成電荷量，再經(jīng)傳感器內(nèi)部放大電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。該傳感器具有靈敏度高，抗過(guò)載及沖擊能力強(qiáng)，抗干擾性好，操作簡(jiǎn)便，體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)控制、交通、安全防衛(wèi)等領(lǐng)域。第三節(jié) 傳感器概述 1. 光電傳感器的構(gòu)成：光源、光學(xué)

40、通路、光電元件。應(yīng)用：1 光量變化的非電量；2 能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量。特點(diǎn)：非接觸、響應(yīng)快、性能可靠。2. 光電式傳感器的應(yīng)用可歸納為四種基本形式，即輻射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式。3. 光波是波長(zhǎng)為10106nm的電磁波。性質(zhì)：光都具有反射、折射、散射、衍射、干涉和吸收等性質(zhì)。4. 光源：1. 白熾光源 發(fā)光范圍：320 nm2500 nm, 幾乎所有光敏元件都能和它配合接收到光信號(hào)。特點(diǎn)：壽命短而且發(fā)熱大、效率低、動(dòng)態(tài)特性差，但對(duì)接收光敏元件的光譜特性要求不高，是可取之處。 2. 氣體放電光源，利用電流通過(guò)氣體產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象制成的燈即氣體放電燈。它的光譜是不連續(xù)的，光譜與氣

41、體的種類及放電條件有關(guān)。改變氣體的成分、壓力、陰極材料和放電電流大小，可得到主要在某一光譜范圍的輻射3. 發(fā)光二極管（LEDLight Emitting Diode）構(gòu)成：發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。 特點(diǎn)：工作電壓低、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。 可見(jiàn)光的波長(zhǎng)l近似地認(rèn)為在7×10-7m以下，所以制作可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)光二極管，其材料的禁帶寬度至少應(yīng)大于 h c / l =1.8 eV普通二

42、極管是用硅或鍺制造的，這兩種材料的禁帶寬度Eg分別為1.12eV和 0.67 eV，顯然不能使用。發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管相似，但隨材料禁帶寬度的不同，開(kāi)啟（點(diǎn)燃）電壓略有差異。紅色約為1.7V開(kāi)啟，綠色約為2.2V。4. 激光器：組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱激光。具有高方向性、高單色性、高亮度和高的相干性四個(gè)重要特性。激光波長(zhǎng)一般從0.15m到遠(yuǎn)紅外整個(gè)光

43、頻波段范圍。X-射線激光器。5.5.激光器種類繁多，按工作物質(zhì)分類：u 固體激光器（如紅寶石激光器）u 氣體激光器（如氦-氖氣體激光器、二氧化碳激光器）u 液體激光器（染料激光器）。u 半導(dǎo)體激光器（如砷化鎵激光器）6. 光電效應(yīng); 兩類：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng): 在光的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象叫做外光電效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管。（1）光電管的伏安特性 在一定的光照射下，對(duì)光電器件的陰極所加電壓與陽(yáng)極所產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系稱為光電管的伏安特性。（2）光電管的光照特性當(dāng)光電管的陰極和陽(yáng)極之間所加的電壓一定時(shí)，光通量與光電流之間的關(guān)系。(

44、3) 光電管的光譜特性一般光電陰極材料不同的光電管有不同的紅限頻率，因此它們可用于不同的光譜范圍。內(nèi)光電效應(yīng) ;當(dāng)光照在物體上，使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)（光伏效應(yīng)）。光電導(dǎo)效應(yīng):在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化。 當(dāng)光照射到光電導(dǎo)體上時(shí)，若這個(gè)光電導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體材料，且光輻射能量又足夠強(qiáng),光電材料價(jià)帶上的電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，使光導(dǎo)體的電導(dǎo)率變大?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。光生伏特效應(yīng)：在光作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象?；谠撔?yīng)的器件有光電池和光敏二極管、三極管。勢(shì)壘效應(yīng)（結(jié)光電效應(yīng)）光照射PN結(jié)時(shí)，若hnEg，使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在阻擋層內(nèi)電場(chǎng)的作用下，電子偏向N區(qū)外側(cè)，空穴偏向P區(qū)外側(cè)，使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，形成光生電動(dòng)勢(shì)。側(cè)向光電效應(yīng)當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時(shí)，光照部分產(chǎn)生電子空穴對(duì)，載流子濃度比未受