金属和半导体材料电导(材料物理性能)

1、11. 1.电子电导的载流子：电子或空穴电子电导的载流子：电子或空穴( (即电子空位即电子空位) )。2. 2.电子电导材料：主要发生在导体和半导体中。电子电导材料：主要发生在导体和半导体中。3. 3.电子的运动：电子的运动：1 1）理想晶体中理想晶体中：电子运动像理想气体分子在真空中的运动一：电子运动像理想气体分子在真空中的运动一样，电子运动时不受阻力，迁移率为无限大。样，电子运动时不受阻力，迁移率为无限大。2 2）实际晶体中实际晶体中：周期性受到破坏，电子运动受到阻碍。电子：周期性受到破坏，电子运动受到阻碍。电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的原与点阵的非弹性碰撞引起电子

2、波的散射是电子运动受阻的原因之一。因之一。2.22.2金属材料和半导体材料的电导金属材料和半导体材料的电导电场周期破坏的原因：晶格热振动、杂质的引入、位错和裂缝电场周期破坏的原因：晶格热振动、杂质的引入、位错和裂缝等。等。电子运动受阻的原因：电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的电子运动受阻的原因：电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射使电子运动受阻。散射使电子运动受阻。2自由电子在外电场自由电子在外电场E作用下的加速度为：作用下的加速度为： a = eE/me一、电子迁移率一、电子迁移率1 1、经典力学理论、经典力学理论实际晶体中：实际晶体中：电子运动会被声子、杂质、缺陷散射，使金属有电阻。电子

3、在前进方向上的平均迁移速度为0，外加电场使电子获得定向速度。E导体中电子的运动导体中电子的运动1）电子定向加速）电子定向加速3emeEatv/eeemeEmeEEv/e=v/E=e/m*（有效电子）2）电子定向速度（实际晶体）电子定向速度（实际晶体）自由电子的平均速度自由电子的平均速度：自由电子的迁移率自由电子的迁移率：2 为电子每两次碰撞之间的平均时间；为电子每两次碰撞之间的平均时间；为松弛时间 ，与晶格缺陷和温度有关，温度越高，晶体缺陷越多电子散射几率越大， 越小；单位时间平均散射次数1/2 ；电子质量电子质量有效电子（晶格场中电子有效电子（晶格场中电子波）迁移率：波）迁移率：有效电子有效

4、电子m*=？4 m*决定于晶格，对氧化物m*一般为me的2-10倍；对碱性盐m*= me /2。经典理论e=v/E=e/m*（有效电子）3）晶格场中的电子迁移率）晶格场中的电子迁移率： = e/ m*取决于散射和温度大多数导体（自由电子），大多数导体（自由电子），m*= me半导体和绝缘体以及部分导体，半导体和绝缘体以及部分导体，m* me 5散射散射(1)晶格散射晶格散射光学波和声学波散射。随着温度的增加，光学波和声学波散射。随着温度的增加，晶格振动的散射越来显著，而杂质电离的晶格振动的散射越来显著，而杂质电离的散射变得不显著了。散射变得不显著了。温度越高，晶格振动越强，对载流子的晶温度越高

5、，晶格振动越强，对载流子的晶格散射增强。格散射增强。l不同的半导体材料，电子和空穴的有效质量不同。不同的半导体材料，电子和空穴的有效质量不同。l平均自由运动时间的长短是由载流子的散射的强弱来决定的。平均自由运动时间的长短是由载流子的散射的强弱来决定的。l散射越弱，散射越弱，越长，迁移率也就越高。越长，迁移率也就越高。3.影响迁移率的因素影响迁移率的因素： = e/ m*影响电子电导的控制因素影响电子电导的控制因素- -散射对自由程的影响散射对自由程的影响6掺杂浓度:掺杂越多，载流子和电离杂质相通而被散射的机会也就越多。温度:温度越高，载流子运动速度越大，散射作用越弱。电离杂质散射电离杂质散射

6、(2) (2)电离杂质散射电离杂质散射电离杂质的散射：施主杂质在电离后是一个带正电的离子，而受主杂质电离后则是负离子。在正离子有或负离子周围形成一个库仑势场，载流子将受到这个库仑场的作用，即散射。 温度对两种散射作用的影响是相反的，在高掺杂时，电离杂质散射随温度变化的趋势与晶格散射相反，因此迁移率随温度变化较小。7二、金属材料中载流子浓度二、金属材料中载流子浓度金属导体能带结构导带和价带之间没有禁区，电子进入导带导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，导电电子的浓度很大。不需要能量，导电电子的浓度很大。导带价带费米能级费米能级Ef82.2.22.2.2金属材料的导电性金属材料的导电性一

7、、金属材料导电特性的实验规律一、金属材料导电特性的实验规律1.1.马提申规则马提申规则2.2.偏离马提申规则偏离马提申规则1.1.马提申规则马提申规则 i残Ti声子散射和电子散射杂质和缺陷上的散射 T残为金属的基本电阻率，与温度有关；为化学缺陷和物理缺陷引起的残余电阻率，与温度无关。反映了金属的纯度和完整性92.2.偏离马提申规则偏离马提申规则获取精密电阻合金的途径：（1 1）提高合金电阻率）提高合金电阻率（2 2）降低合金电阻率随温度的变化率）降低合金电阻率随温度的变化率 0001TTTTTdTdTCR10高温下，声子散射项起主要作用1.温度温度迁移率与温度关系迁移率与温度关系低温下杂质离子

8、散射项起主要作用；迁移率与温度的关系2/3bTI2/3 aTI二、金属材料导电性的影响因素二、金属材料导电性的影响因素11在室温和更高温度在室温和更高温度下，非过渡金属的下，非过渡金属的电阻率：电阻率：非过渡族金属的电阻温度曲线电子-声子散射电子-电子散射TT10电阻温度系数电阻温度关系在低温条件下较复杂，室温以上则较简单。1.1.温度温度12电阻温度系数dTdTT1TT000 T 温区的平均温度系数在温度T 时的真电阻温度系数为纯金属：纯金属： 4103过渡族金属，特别是铁磁性金属过渡族金属，特别是铁磁性金属较高较高Fe：6103Co ：6.6103 Ni ：6.2103 13Ag-Cu合金

9、电阻率与成分的关系最大电阻率通常在50 %浓度处原因：u 晶体点阵畸变；u 杂质对理想晶体的局部破坏；u 合金化对能带结构的影响；u 合金化对弹性常数的影响。2.2.合金元素合金元素14CuPd、AgPd和AuPd合金电组率与成分的关系铁磁性和强顺磁性金属组成的固溶体，不仅电阻的极大值出现在较高浓度处，而且电阻也异常的高。原因：价电子转移使有效导原因：价电子转移使有效导电的电子数减小。电的电子数减小。15 完全有序合金在0 K和纯金属一样电阻为零， 只有当原子的有序排列遭破坏时才有电阻。固溶体有序化固溶体有序化电子结合比无序态时强，导电电子数减少晶体的离子势场更为对称，电子的散射降低合金电阻降

10、低合金电阻降低 合金有序化后电阻降低合金有序化后电阻降低16不均匀固溶体的电阻率与温度的关系示意图K状态最早在Ni80Cr20合金中发现。17存在金属间化合物n 金属化合物的电阻率要比各组元的电阻率高， 若两组元给出价电子的能力相同，则所形成的 化合物的电阻就低；相反，若两组元的电离势 相差较大，则化合物的电阻就大。n 中间相金属化合物根据是否存在奇异点分为道尔 顿体和别尔多利体两种。金属键 PK 离子键或共价键185. 金属导电性的测量与分析单（双）电桥法直流电位差计法电阻分析的应用19单电桥法单电桥工作原理示意图单电桥工作原理示意图R2标准电阻R3、R4已知可调电阻调节调节R2、R3，使通

11、过检流计，使通过检流计中的电流值为零，则中的电流值为零，则RxR2R3R4未知臂未知臂比较臂比较臂20不能用于低电阻的测量。 测出的Rx实际上并非真正的待测电阻，它包括A、B两点间的导线电阻和接触电阻。测量电阻范围：10 106 21双电桥法能够测量很小的电阻，调节R1、 R2 、 R3和R4，令检流计指零、B、D两点电位相等双电桥工作原理示意图双电桥工作原理示意图测量臂比例臂使 R1 = KR3 R2 = KR422432324121RRRRRRRRRRRRRNx4321RRRR21RRRRNx只要使满足则待测电阻双电桥法能够清除接触电阻和连续引起的附加电阻的影响。测量范围：10-6 100

12、 测量精度：0.2 %23电位差计法电位差计是用补偿法测量电位差(电动势)的精密仪器。直流电位差计工作原理图直流电位差计工作原理图电位差计法测电阻的线路图电位差计法测电阻的线路图标准电池待测电动势电势差电流电阻RSRX24用电位差计法测量电阻时，必须在试样两端接以电流和电位引线，电流引线触点在被测区段之外，只要接触稳定，其接触电位差和接触电阻对测量结果就没有影响。测量精度比双电桥法高。25电阻分析的应用研究合金的时效测定固溶体的溶解度研究合金的有序 - 无序转变研究材料的疲劳过程261、量子力学、量子力学半导体和绝缘体中的电子运动（电子波）半导体和绝缘体中的电子运动（电子波）dkdvg 2dt

13、dkdkEdhdkdEdtdhdtdvadkdEhvgg22222电子波的波包速度电子波的波包速度(群速群速)即为即为电子的前进速度电子的前进速度，群速：，群速：-为德布罗意波的频率k为波数（ 电子波能量电子波能量E = h，=E/h）1）电子波运动）电子波运动电子波有效质量电子波有效质量m*sJh2410626. 62.2.32.2.3半导体材料电导半导体材料电导- -迁移率迁移率27kykx0-112-23-31-12-2-33L 2L 2k k为波数为波数), 2, 1, 0(22 nLnNank 28外电场外电场E0在在dt 时间作用下，电子波能量增加时间作用下，电子波能量增加dEhe

14、EdtdkdtdkdEheEdtveEdxeEdkdkdEdEg0000222）外电场）外电场E0对作用下，电子波的运动对作用下，电子波的运动E0dkdEhvg2222200222242222dkEdheEeEhdkEdhdtdkdkEdhdkdEdtdhdtdvag外电场外电场E0在在dt 时间作用下，电子波能量的加速度时间作用下，电子波能量的加速度经典经典a = eE/me2912222222204*4dkEdhmdkEdheEam*定义为电子的有效质量1）自由电子：）自由电子： m*= me电子波有效质量电子波有效质量a = eE/me与经典理论对照有效质量：有效质量：电场和波数的函数s

15、Jh2410626. 630 m*决定于晶格，对氧化物m*一般为me的2-10倍；对碱性盐m*= me /2。经典理论e=v/E=e/m*（有效电子）3）晶格场中的电子迁移率）晶格场中的电子迁移率： = e/ m*取决于散射和温度大多数导体（自由电子），大多数导体（自由电子），m*= me半导体和绝缘体以及部分导体，半导体和绝缘体以及部分导体，m* me 31 量子力学计算表明，晶体量子力学计算表明，晶体中若有中若有N N个原子，由于各原个原子，由于各原子间的相互作用，对应于原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级来孤立原子的每一个能级, ,在在晶体中变成了晶体中变成了N N条靠得很近

16、条靠得很近的能级的能级, ,称为称为能带能带。晶体中的电子能级有什么特点？晶体中的电子能级有什么特点？离子间距离子间距a2P2S1SE032E2E3E5E4E6E7E1a a 2a 3a 3 a a 2 0kEE k 曲线的表达图式曲线的表达图式两个相邻能带之两个相邻能带之间的能量区域称间的能量区域称为为禁带禁带。晶体中电子的能量晶体中电子的能量只能取能带中的数只能取能带中的数值，而不能取禁带值，而不能取禁带中的数值。中的数值。图中图中 为为“许可的能量许可的能量”，称为称为能带能带* *。332 2）晶格中）晶格中m m* *与与m m e e:m m* *= =常数，与自由粒子在实空间中的

17、运动常数，与自由粒子在实空间中的运动相似。相似。 m m* *= = m me e 第第区区: : 22kmhkE第一能带第一能带 k k1 1 的取值范围为的取值范围为 aa 第第区区: :m m* * 0 0的物理解释是：电子交给晶格的动量多于的物理解释是：电子交给晶格的动量多于它从外场中所获得的动量；此时电子的状态是处它从外场中所获得的动量；此时电子的状态是处于布里渊区边界（从扩展图式可明显看出）于布里渊区边界（从扩展图式可明显看出）, , 电电子受到晶格的强烈的布喇格反射，电子的加速方子受到晶格的强烈的布喇格反射，电子的加速方向与外力作用方向相反，有效质量为负。向与外力作用方向相反，有

18、效质量为负。曲线的曲率曲线的曲率d d2 2E E/ /dkdk2 2为负值为负值, m, m* * 0 kTEf为费米能级，其物理意义是，该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。 费米-狄拉克分布函数：kTEEkTEEkTEEEFfffe/exp/exp1/exp11)(40导带中的导电电子浓度ne ： dEEFEGneEcecGc(E)为导带的电子状态密度： 2/12/32*22821cecEEhmEGme*为电子有效质量 h是普朗克常数 dEeEEehmdEEFEGnkTEEckTEeeEcecfc/2/1/2/3222821kTEEEFfe/exp)(经过积分得kTEEhkTmnf

19、cee/exp222/32412/3222hkTmNec导带的有效状态密度kTEEhkTmnfcee/exp222/32kTEENnfcce/exp导带中的导电电子浓度ne ：kTEENnfcce/exp42空穴的分布函数Fh: kTEEkTEEkTEEEFfffh/exp/exp11/exp111价带中的空穴的浓度价带中的空穴的浓度nh ：本征半导体中，价带中的空穴和导带中的电子浓度相等， Fh=1-Fe（Ef-E)kT43 kTEENkTEEhkTmdEEFEGnvfvvfhhEvhv/exp/exp222/322Nv为价带的有效状态密度2/3222hkTmNhc费米能级费米能级Efvcc

20、vfNNkTEEEln2121价带中的空穴的浓度价带中的空穴的浓度nh ：kTEENkTEENnnfccvfveh/exp/exp44kTENkTEmmhkTkTEEmmhkTnngghevchehe/exp/exp22/exp224/32/3224/32/322N为等效状态密度4/32/32222hemmhkTNvccvfNNkTEEEln2121kTEENkTEENfccvfv/exp/exp本征半导中的载流子浓度本征半导中的载流子浓度45在四价的半导体硅单晶中掺入五价的杂质砷2）杂质半导体中的载流子浓度）杂质半导体中的载流子浓度杂质半导体分为n型半导体和p型半导体n型半导体能带结构型半导

21、体能带结构n型半导体：型半导体：掺入施主杂质的半导体称为n型半导体型半导体。施主能级：施主能级：“多余”电子的杂质能级称为施主能级施主能级。“多余”的电子能级离导带很近,只差E1=0.05eV，大约为硅的禁带宽度的5%，它比价带中的电子容易激发得多。能带结构能带结构46p型半导体能带结构型半导体能带结构p型半导体型半导体:掺入受主杂质的半导体称为p型半导体或空穴型半导体，其中的载流子为空穴。受主能级受主能级:空穴能级能容纳由价带激发上来的电子，称这种杂质能级为受主能级。在半导体硅中掺入第三族元素（如硼）出现一个空位能级。此能级距价带很近，只差E1=0.045eV。价带中的电子激发到空穴能级上比

22、越过整个禁带(1.1ev)到导带要容易得多。47n型半导体中载流子浓度型半导体中载流子浓度ne n型半导体的载流子主要为导带中的电子。ND个施主原子ED施主能级DCDCfNNkTEEEln2121将EV，NV换为ED，NDvccvfNNkTEEEln2121kTEENNnDCDCe2/exp21费米能级费米能级EfkTEENNnnvcvche/exp21将EV，NV换为ED，ND载流子浓度载流子浓度48 p型半导体的载流子主要为空穴VAAVfiAVVAAVhNNkTEEEkTENNkTEENNnln21212/exp2/exp2121NA为受主杂质浓度EA为受主能级P型半导体中载流子浓度型半导

23、体中载流子浓度nh 杂质半导体的载流子浓度与温度的关系也杂质半导体的载流子浓度与温度的关系也符合指数规律符合指数规律49本征半导体本征半导体eNeenenhekTEhheeg2/e电子迁移率 h空穴迁移率三、电子电导率三、电子电导率=nq导体导体50EgEi，在低温时，上式第二项起主要作用；高温时，杂质能级电子全部离解激发。温度继续升高时，电导率增加是属于本征电导性。ekTENNkTENeiDcheg2/exp2/exp21N型半导体型半导体本征电导杂质电导kTENNekTENiAVheg2/exp2/exp21P型半导体型半导体本征电导空穴电导51 低温阶段为杂质电导，高温阶段为本征电导中间

24、出现了饱和区，此时杂质全部电离解完，载流子浓度变为与温度无关。ln n与1/T的关系载流子浓度与温度关系载流子浓度与温度关系1.1.温度温度2.2.32.2.3半导体材料电导半导体材料电导- -影响半导体电导的因素影响半导体电导的因素（1）低温区（2）中温区（3）高温区52实际材料1n与1/T的关系曲线是非线性的。SiC半导体的电导特性电导率与温度的关系电导率与温度的关系53La 3+占据晶格中Ba 2+位置，每添加一个La 3+离子，晶体中多余一个正电荷，为了保持电中性， Ti 4+俘获了一个电子，形成Ti 3+。被俘获的电子只处于半束缚状态，容易激发，参与导电。提供施主能级，BaTiO3变

25、成变成n型半导体型半导体。添加微量Nd 5+的BaTiO3中,置换固溶置换固溶的结果同样可以形成n型半导体。 2缺陷的影响缺陷的影响 (1)杂质缺陷杂质缺陷把少量氧化锂加入氧化镍中， Li+占据晶格中Ni 2+位置，每添加一个Li+离子，晶体中多余一个电子空穴，促进了高价的Ni 3+的离子的生成。 Ni 3+离子可以看成(Ni 2+空穴)，容易接收电子。形成受主能级，NiO变成变成p型半导体型半导体。价控半导体价控半导体就是通过杂质的引入，导致主要成份中离子电价就是通过杂质的引入，导致主要成份中离子电价的变化，从而出现新的局部能级。的变化，从而出现新的局部能级。例例1例例2La BaTiO3n

26、型半导体型半导体Li NiOp型半导体型半导体54组分缺陷：非化学计量配比的化合物中，由于晶体化学组成的偏离，形成离子空位或间隙离子等晶格缺陷称为组分缺陷。 (2)组分缺陷组分缺陷化学计量配比的化合物分子式： MO有阳离子空位的氧化物分子式： M 1-xO形成原因：由温度和气氛引起。此类缺陷的阳离子：正二价和正三价。1）阳离子空位受主能级受主能级VM VM VM 1/2O2 (g)=VM+2Oo VM = VM + h VM = VM + h 平衡状态，缺陷反应如下：氧过剩，二价阳离子俘获一个空位，形成弱束缚空位参与电导55化学计量配比的化合物分子式： MO2有氧空位的氧化物的分子式： MO2

27、-x 形成原因:由温度和气氛引起。此类缺陷的阳离子：具有较高的化学价。2）阴离子空位施主能级施主能级 Vo Vo _ _ _ Vo Ti4+ O2 = x/ 2 O2 (g)+ Ti4+1-2 xTi3+2xO2-2-xx缺陷反应： 2Oo = Vo +2e+O1/2(g)平衡状态，缺陷反应如下：氧离子离开晶格交出两个电子氧离子提供的两个电子，使Ti4+还原Ti3+，但Ti3+不稳定，又变成Ti4+ ，释放两个电子。56化学计量配比的化合物分子式： MO有间隙离子的分子式： M1+xO形成原因：由气氛引起。此类缺陷的阳离子：具有较低的化学价。3）间隙离子缺陷 Mi Mi 施主能级施主能级_ _

28、 _ Mi ZnO = Zni + / 2 O2 (g) Zni= Zni + e Zni = Zni + e平衡状态，缺陷反应如下：氧不足，Zn离子释放出一个电子，形成弱束缚电子。5757晶界效应晶界效应: :晶界产生能级，使半导体材料电阻率变化的效应。晶界产生能级，使半导体材料电阻率变化的效应。实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件 ZnOZnO压敏电阻压敏电阻 电压与电流是非线性关系。压敏电阻是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件 . 5858 微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极

29、管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。 5959隧道效应隧道效应热激发热激发双双肖肖特特基基势势垒垒图图施主施主能级能级ECEv施主施主能级能级ECEvZnO压敏电阻双肖特基势垒模型界面界面能级能级晶界ZnO晶粒晶粒ZnO晶粒晶粒ZnO晶粒晶粒ZnO晶粒晶粒Bi2O3 ZnO中的添加Bi2O3, Bi在晶界偏析，Bi 3+置换固溶Zn 2+,在晶界具有受主能级，从而形成相对于晶界面对称的双肖待基势垒。 ZnO的压敏效应：当电压较低时，由于热

30、激励电子，必须越过肖持基势垒而流过(热电离过程)。电压到某一值以上，界面上所捕获的电子，由于隧道效应通过势垒，造成电流急剧增大，从而呈现出异常的非线性关系。应用：应用：ZnO压敏电阻用于半导体和电子仪器的稳压和过压保护以及设备的避雷器等6060 (1)PTC (1)PTC现象现象 PTCPTC效应效应:电阻率随温度升上发生突变，增大了34个数量级。价控型钛酸钡半导体特有价控型钛酸钡半导体特有。电阻率突变温度在相变（四方相与立方相转变）温度或居里点。PTCPTC陶瓷的电阻率陶瓷的电阻率温度特性曲线温度特性曲线61611）n型半导体陶瓷晶界具有表面能级；2）表面能级 可以捕获载流子，产生电子耗损层

31、，形成肖特基势垒。3）肖特基势垒高度与介电常数有关，介电常数越大，势垒越低；4）温度超过居里点，介电常数急剧减小，势垒增高，电阻率急剧增加。(2)PTC(2)PTC机理（机理（晶界效应）价控型钛酸钡半导体为价控型钛酸钡半导体为n n型半导体型半导体应用：应用： PTC大体应用于温度敏感元件、限电流元件以及恒温发热体等方面。6262PTC恒温发热元件：恒温发热元件：小功率发热元件,诸如电子灭蚊器、电热水壶、电吹风机、电饭锅等。大功率峰窝状发热元件，广泛应用于干燥机、温风暖房机等。工业用途：如电烙铁、石油汽化发热元件、汽车冷起动恒温加热器等。PTC温度敏感元件：温度敏感元件：一种是利用PTC电阻-

32、温度特性，用于各种家用电器的过热报警器以及马达的过热保护；另一种是利用PTC静态特性的温度变化，主要用于液位计。热敏电阻PTC限电流元件：限电流元件：用于电子电路的过流保护、彩电的自动消磁。广泛应用于冰箱、空调机等的马达起动保护。6363吸附气体的种类：吸附气体的种类：H2、O2、CO、CH4、H2O等。表面效应：半导体表面吸附气体时电导率发生变化。表面效应：半导体表面吸附气体时电导率发生变化。n型半导体负电吸附，p型半导体正电吸附时，表面均形成耗尽层，表面电导率减小。p型半导体负电吸附，n型半导体正电吸附时，表面均形成积累层，表面电导率增加。表面能级将作为施主或受主和半导体内部产生电子施受关

33、系表面能级效应：表面能级效应：6464gasadadadDDDDeDgas为气体分子Dad为吸附分子 当表面能级低于半导体的费米能级即为受主表面能级时，从半导体内部俘获电子而带负电，内层带正电,在表面附近形成表面空间电荷表面空间电荷层。层。 空间电荷层分为积累层、耗尽层、反型层三种空间电荷层。1)1) n型半导体积累层吸附积累层吸附gasadadadAAAeA2) 2) n型半导体耗尽层吸附耗尽层吸附6565如果吸附分子的电子亲和力比半导体的功函数W大，则吸附分子从半导体捕获电于而带负电，为负电吸附。如果吸附分子的电离势I比半导体的电子亲和力小，则吸附分子向半导体供给电子而带正电，为正电吸附。

34、2.半导体表面吸附气体时电导率的变化半导体表面吸附气体时电导率的变化1）吸附状态）吸附状态DgasEcDgas负电吸附Ev正电吸附66662）半导体的吸附状态）半导体的吸附状态H2，CO和酒精等，产生正电吸附, n型电导率增加， p型减少。212adOgneO 如氧分子对n型和p型半导体都捕获电子而带负电(负电吸附), n型电导率减少， p型增加。当n型半导体负电吸附（从半导体捕获电于），p型半导体正电吸附（向半导体供给电子）时，表面均形成耗尽层,表面电导率减少。当n型半导体正电吸附,p型半导体负电吸附时，表面均形成积累层，表面电导率增加。 n型半导体气敏元件中正电荷吸附时电导率增加，负电荷吸

35、附时电导率减少。6767随着温度的升高，氧的吸附状态变化如下: n型ZnO半导体在温度200500时，氧离子吸附为O-，O2-。半导体表面电导减少，电阻增加。22421222OOOOO222nadnadOHH OneOCOCOne3）温度、气氛对吸附状态的影响）温度、气氛对吸附状态的影响与H2，CO等还原性气体接触，则与已吸附的氧反应:结果释放出电子，因此表面电导率增加。N型半导体气敏元件型半导体气敏元件6868 半导体材料的两端如果有温度差，多数载流子扩散到冷端，产生V/T，结果在半导体两端就产生温差电动势。这种现象称为温差电动势效应。西贝克效应1. 1.温差电动势系数温差电动势系数 /hchcdVVVTTdT (Vh-Vc)为半导体高温区和低温区之间的电位差(V)(Th-Tc)为温度差(K)温差电动势系数的符号同载流子带电符号一致，测量可以判断半导体是p型还是n型。6969 Nv为状态密度。A是一常数。ni为载流子电子或空穴的浓度。lnViNkAen 当半导体中存在一种类型的载流子(电子或空穴)，可表达为2.温差电动势系数温差电动势系数与载流子浓度与载流子浓度温差电动势的测量温差电动势的测量7070（一）（一） p-np