半導體結深是什麼

❶ 半導體材料中，離子注入與離子摻雜有什麼區別

離子摻雜應該就是通過離子注入工藝來實現的包括施主雜質或受主版雜質的摻雜，摻雜方式權還有擴散摻雜，不過精確度不高而且摻雜時間過長，大部分的半導體或面板等行業都是離子注入方式。
離子注入的優點有1.純度高：離子是通過磁分析器選出來的；2.均勻度好：同一平面均勻度一般可保證在±3%；3.能夠精確控制注入劑量和深度；4.溫度較低，不會發生熱缺陷；5.能夠利用PR膠或金屬作為掩膜板進行選擇性區域注入。等等
缺點：很深的注入不能實現；注入後會對半導體晶格產生損傷，但可以通過退火來修復。
用途：集成電路對半導體電學特性的控制，金屬的改性等等

❷ 半導體外延生長有哪些方式

外延(Epitaxy, 簡稱Epi)工藝是指在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶格排列的單晶材料，外延層可以是同質外延層(Si/Si)，也可以是異質外延層(SiGe/Si 或SiC/Si等)；同樣實現外延生長也有很多方法，包括分子束外延(MBE)，超高真空化學氣相沉積(UHV/CVD)，常壓及減壓外延(ATM & RP Epi)等等。本文僅介紹廣泛應用於半導體集成電路生產中襯底為硅材料的硅(Si)和鍺硅(SiGe)外延工藝。
根據生長方法可以將外延工藝分為兩大類(表1)：全外延(Blanket Epi)和選擇性外延(Selective Epi, 簡稱SEG)。工藝氣體中常用三種含硅氣體源：硅烷(SiH4)，二氯硅烷(SiH2Cl2, 簡稱DCS) 和三氯硅烷(SiHCl3, 簡稱TCS)；某些特殊外延工藝中還要用到含Ge和C的氣體鍺烷(GeH4)和甲基硅烷(SiH3CH3)；選擇性外延工藝中還需要用到刻蝕性氣體氯化氫(HCl)，反應中的載氣一般選用氫氣(H2)。

外延選擇性的實現一般通過調節外延沉積和原位(in-situ)刻蝕的相對速率大小來實現，所用氣體一般為含氯(Cl)的硅源氣體DCS，利用反應中Cl原子在硅表面的吸附小於氧化物或者氮化物來實現外延生長的選擇性；由於SiH4不含Cl原子而且活化能低，一般僅應用於低溫全外延工藝；而另外一種常用硅源TCS蒸氣壓低，在常溫下呈液態，需要通過H2鼓泡來導入反應腔，但價格相對便宜，常利用其快速的生長率（可達到5 um/min）來生長比較厚的硅外延層，這在硅外延片生產中得到了廣泛的應用。IV族元素中Ge的晶格常數(5.646A與Si的晶格常數(5.431A差別最小，這使得SiGe與Si工藝易集成。在單晶Si中引入Ge形成的SiGe單晶層可以降低帶隙寬度，增大晶體管的特徵截止頻率fT(cut-off frequency)，這使得它在無線及光通信高頻器件方面應用十分廣泛；另外在先進的CMOS集成電路工藝中還會利用Ge跟Si的晶格常數失配(4%)引入的晶格應力來提高電子或者空穴的遷移率(mobility)，從而增大器件的工作飽和電流以及響應速度，這正成為各國半導體集成電路工藝研究中的熱點。由於本徵硅的導電性能很差，其電阻率一般在200ohm-cm以上，通常在外延生長的同時還需要摻入雜質氣體(dopant)來滿足一定的器件電學性能。雜質氣體可以分為N型和P型兩類：常用N型雜質氣體包括磷烷(PH3)和砷烷(AsH3)，而P型則主要是硼烷(B2H6)。
硅及鍺硅外延工藝在現代集成電路製造中應用十分廣泛，概括起來主要包括：
1．硅襯底外延：矽片製造中為了提高矽片的品質通常在矽片上外延一層純凈度更高的本徵硅；或者在高攙雜硅襯底上生長外延層以防止器件的閂鎖（latch up）效應。
2．異質結雙極晶體管（Hetero-junction Bipolar Transistor,簡稱HBT)基區(base)異質結SiGe外延(圖1)：其原理是在基區摻入Ge組分，通過減小能帶寬度,從而使基區少子從發射區到基區跨越的勢壘高度降低，從而提高發射效率γ, 因而，很大程度上提高了電流放大系數β。在滿足一定的放大系數的前提下，基區可以重摻雜，並且可以做得較薄，這樣就減少了載流子的基區渡越時間，從而提高器件的截止頻率fT (Cut-Off Frequency)，這正是異質結在超高速，超高頻器件中的優勢所在。

3．CMOS源(source)漏(drain)區選擇性Si/SiGe外延：進入90nm工藝時代後，隨著集成電路器件尺寸的大幅度減小，源漏極的結深越來越淺，需要採用選擇性外延技術 (SEG)以增厚源漏極(elevated source/drain)來作為後續硅化(silicide)反應的犧牲層(sacrificial layer) (圖2)，從而降低串聯電阻，有報道稱這項技術導致了飽和電流(Idsat)有15％的增加。

而對於正在研發中的65/45nm技術工藝，有人採用對PMOS源漏極刻蝕後外延SiGe層來引入對溝道的壓應力(compressive stress) (圖3)，以提高空穴(hole)的遷移率(mobility)，據報道稱實現了飽和電流(Idsat)35％的增加。

應變硅(strain silicon)外延：在鬆弛(relaxed)的SiGe層上面外延一層單晶Si，由於Si跟SiGe晶格常數失配而導致Si單晶層受到下面SiGe層的拉伸應力(tensile stress)而使得電子的遷移率(mobility)得到提升(圖4)，這就使得NMOS在保持器件尺寸不變的情況下飽和電流(Idsat)得到增大，而Idsat的增大意味著器件響應速度的提高，這項技術正成為各國研究熱點。
一般而言，一項完整的外延工藝包括3個環節：
首先，根據需要實現的工藝結果對矽片進行預處理，包括去除表面的自然氧化層及矽片表面的雜質，對於重攙雜襯底矽片則必須考慮是否需要背封(backseal)以減少後續外延生長過程中的自攙雜。
然後在外延工藝過程中需要對程式進行優化，如今先進的外延設備一般為單片反應腔，能在100秒之內將矽片加熱到1100℃以上，利用先進的溫度探測裝置能將工藝溫度偏差控制在2度以內，反應氣體則可通過質量流量計(MFC)來使得流量得到精準控制。在進行外延沉積之前一般都需要H2烘烤(bake)這一步，其目的在於原位(in-situ)去除矽片表面的自然氧化層和其他雜質，為後續的外延沉積准備出潔凈的硅表面狀態。
最後在外延工藝完成以後需要對性能指標進行評估，簡單的性能指標包括外延層厚度和電特性參數, 片內厚度及電特性均勻度(uniformity)，片與片間的重復性(repeatability)，雜質顆粒(particle)數目以及污染(contamination)
；在工業生產中經常要求片內膜厚及電性的均勻度<1.5%(1σ)，對矽片廠家來說經常還要考查外延層的擴展電阻率曲線(SRP)以確定是否有污染存在及污染物雜質的量。特別地，對於SiGe工藝我們經常還需要測量Ge的含量及其深度分布，對於有攙雜的工藝我們還需要知道攙雜原子的含量及深度分布。另外晶格缺陷(defect)也是我們必須考慮的問題，一般而言，常常出現的有四種缺陷，包括薄霧(haze)，滑移線(slip line), 堆跺層錯(stacking fault) 和穿刺(spike)，這些缺陷的存在對器件性能有很大影響，可以導致器件漏電流增大甚至器件完全失效而成為致命缺陷(killer effect)。一般來講消除這些缺陷的辦法是檢查反應腔體漏率是否足夠低(<1mTorr/min)，片內工藝溫度分布是否均勻，承載矽片的基座或准備的矽片表面是否潔凈、平坦等。
經過外延層性能指標檢測以後我們還需要對外延工藝進一步優化，以滿足特定器件的工藝要求。
硅襯底外延：矽片製造中為了提高矽片的品質通常在矽片上外延一層純凈度更高的本徵硅；或者在高攙雜硅襯底上生長外延層以防止器件的閂鎖（latch up）效應。

❸ PN結是什麼

PN結（ junction）。採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體製作在同一塊半導體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱PN結。PN結具有單向導電性。P是positive的縮寫，N是negative的縮寫，表明正荷子與負荷子起作用的特點。一塊單晶半導體中 ，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體時 ，P 型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區稱為PN結。PN結有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料製成的 PN 結叫同質結 ，由禁帶寬度不同的兩種半導體材料製成的PN結叫異質結。
製造PN結的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。製造異質結通常採用外延生長法。 P型半導體（P指positive，帶正電的）：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導體內部形成帶正電的空穴； N型半導體（N指negative，帶負電的）：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導體內部形成帶負電的自由電子。 在 P 型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質。在電場的作用下，空穴是可以移動的，而電離雜質（離子）是固定不動的 。N 型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時，在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散，電子從N型半導體向P型半導體擴散。空穴和電子相遇而復合，載流子消失。因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子，卻有分布在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區 。P 型半導體一邊的空間電荷是負離子 ，N 型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產生電場，這電場阻止載流子進一步擴散 ，達到平衡。 在PN結上外加一電壓 ，如果P型一邊接正極 ，N型一邊接負極，電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區變窄，電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負極，則空穴和電子都向遠離界面的方向運動，使空間電荷區變寬，電流不能流過。這就是PN結的單向導電性。 PN結加反向電壓時 ，空間電荷區變寬 ， 區中電場增強。反向電壓增大到一定程度時，反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流，則電流會大到將PN結燒毀。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓。基本的擊穿機構有兩種，即隧道擊穿（也叫齊納擊穿）和雪崩擊穿，前者擊穿電壓小於6V，有負的溫度系數，後者擊穿電壓大於6V，有正的溫度系數。 PN結加反向電壓時，空間電荷區中的正負電荷構成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變。 根據PN結的材料、摻雜分布、幾何結構和偏置條件的不同，利用其基本特性可以製造多種功能的晶體二極體。如利用PN結單向導電性可以製作整流二極體、檢波二極體和開關二極體，利用擊穿特性製作穩壓二極體和雪崩二極體；利用高摻雜PN結隧道效應製作隧道二極體；利用結電容隨外電壓變化效應製作變容二極體。使半導體的光電效應與PN結相結合還可以製作多種光電器件。如利用前向偏置異質結的載流子注入與復合可以製造半導體激光二極體與半導體發光二極體；利用光輻射對PN結反向電流的調製作用可以製成光電探測器；利用光生伏特效應可製成太陽電池。此外，利用兩個 PN結之間的相互作用可以產生放大，振盪等多種電子功能 。PN結是構成雙極型晶體管和場效應晶體管的核心，是現代電子技術的基礎。在二級管中廣泛應用。 PN結的平衡態,是指PN結內的溫度均勻、穩定,沒有外加電場、外加磁場、光照和輻射等外界因素的作用,宏觀上達到穩定的平衡狀態.
PN結的形成
在一塊本徵半導體的兩側通過擴散不同的雜質,分別形成N型半導體和P型半導體。此時將在N型半導體和P型半導體的結合面上形成如下物理過程: 因濃度差 ↓ 多子的擴散運動®由雜質離子形成空間電荷區 ↓ 空間電荷區形成形成內電場 ↓ ↓ 內電場促使少子漂移 內電場阻止多子擴散 最後，多子的擴散和少子的漂移達到動態平衡。在P型半導體和N型半導體的結合面兩側，留下離子薄層，這個離子薄層形成的空間電荷區稱為PN結。PN結的內電場方向由N區指向P區。在空間電荷區，由於缺少多子，所以也稱耗盡層。PN結形成的過程可參閱圖01.06。 圖01.06 PN結的形成過程（動畫1-3）如打不開點這兒（壓縮後的）
PN結的單向導電性
PN結具有單向導電性，若外加電壓使電流從P區流到N區，PN結呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。 如果外加電壓使： PN結P區的電位高於N區的電位稱為加正向電壓，簡稱正偏； PN結P區的電位低於N區的電位稱為加反向電壓，簡稱反偏。 (1) PN結加正向電壓時的導電情況 外加的正向電壓有一部分降落在PN結區，方向與PN結內電場方向相反，削弱了內電場。於是，內電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠大於漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結呈現低阻性。 (2) PN結加反向電壓時的導電情況 外加的反向電壓有一部分降落在PN結區，方向與PN結內電場方向相同，加強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時PN結區的少子在內電場作用下形成的漂移電流大於擴散電流，可忽略擴散電流，PN結呈現高阻性。 在一定的溫度條件下，由本徵激發決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恆定的，基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。 PN結加正向電壓時，呈現低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結加反向電壓時，呈現高電阻，具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。
PN結的電容效應
PN結具有一定的電容效應，它由兩方面的因素決定。一是勢壘電容CB ，二是擴散電容CD 。 (1) 勢壘電容CB 勢壘電容是由空間電荷區的離子薄層形成的。當外加電壓使PN結上壓降發生變化時，離子薄層的厚度也相應地隨之改變，這相當PN結中存儲的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。勢壘電容的示意圖見圖01.09。 圖01.09 勢壘電容示意圖 (2) 擴散電容CD 擴散電容是由多子擴散後，在PN結的另一側面積累而形成的。因PN結正偏時，由N區擴散到P區的電子，與外電源提供的空穴相復合，形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在 P 區內緊靠PN結的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。反之，由P區擴散到N區的空穴，在N區內也形成類似的濃度梯度分布曲線。擴散電容的示意圖如圖01.10所示。 當外加正向電壓不同時，擴散電流即外電路電流的大小也就不同。所以PN結兩側堆積的多子的濃度梯度分布也不同，這就相當電容的充放電過程。勢壘電容和擴散電容均是非線性電容。
編輯本段擊穿特性
當反向電壓增大到一定值時，PN結的反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增 加，這種現象稱為PN結的擊穿，反向電流急劇增加時所對應的電壓稱為反向擊穿電壓，如上圖所示， PN結的反向擊穿有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種。
1、雪崩擊穿
阻擋層中的載流子漂移速度隨內部電場的增強而相應加快到一定程度時，其動能足以把束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來，產生自由電子—空穴對，新產生的載流子在強電場作用下，再去碰撞其它中性原子，又產生新的自由電子—空穴對，如此連鎖反應，使阻擋層中的載流子數量急 劇增加，象雪崩一樣。雪崩擊穿發生在摻雜濃度較低的PN結中，阻擋層寬，碰撞電離的機會較多，雪崩擊穿的擊穿電壓高。
2、齊納擊穿
當PN結兩邊摻雜濃度很高時，阻擋層很薄，不易產生碰撞電離，但當加不大的反向電壓時，阻擋層中的電場很強，足以把中性原子中的價電子直接從共價鍵中拉出來，產生新的自由電子—空穴對，這個過程 稱為場致激發。 一般擊穿電壓在6V以下是齊納擊穿，在6V以上是雪崩擊穿。
3、擊穿電壓的溫度特性
溫度升高後，晶格振動加劇，致使載流子運動的平 均自由路程縮短，碰撞前動能減小，必須加大反向電壓才能發生雪崩擊穿具有正的溫度系數，但溫度升高，共價鍵中的價電子能量狀態高，從而齊納擊穿電壓隨溫度升高而降低，具有負的溫度系數。6V左右兩種擊穿將會同時發生，擊穿電壓的溫度系數趨於零。
4、穩壓二極體
PN結一旦擊穿後，盡管反向電流急劇變化，但其端電壓幾 乎不變（近似為V(BR)，只要限制它的反向電流，PN結 就不會燒壞，利用這一特性可製成穩壓二極體，其電路符號及伏 安特性如上圖所示：其主要參數有： VZ 、 Izmin 、 Iz 、 Izmax

編輯本段電容特性
PN結除具有非線性電阻特性外，還具有非線性電容特性，主要有勢壘電容和擴散電容。
1、勢壘電容
勢壘區類似平板電容器，其交界兩側存儲著數值相等極性相反的離子電荷，電荷量隨外加電壓而變化，稱為勢壘電容，用CT表示。 CT = - dQ/dV PN結有突變結和緩變結，現考慮突變結情況（緩變結參見《晶體管原 理》），PN結相當於平板電容器，雖然外加電場會使勢壘區變寬或變窄 但這個變化比較小可以忽略， 則CT=εS/L，已知動態平衡下阻擋層的寬度L0，代入上式可得：
CT不是恆值，而是隨V而變化，利用該特性可製作變容二極體。
2、 擴散電容
多子在擴散過程中越過PN結成為另一方的少子， 當PN結處於 平衡狀態（無外加電壓）時的少子稱為平衡少子 可以認為阻擋層以外的區域內平衡少子濃度各處是一樣的，當PN結處於正向偏置時，N區的多子自由電子擴散到P區成為 P區的非平衡少子，由於濃度差異還會向P 區深處擴散，距交界面越遠，非平衡少子濃度越低，其分布曲線見[PN 結的伏 安特性]。當外加正向電壓增大時，濃度分布曲線上移，兩邊 非平 衡少子濃度增加即電荷量增加，為了維持電中性，中性區內的非平衡多子濃度也相應增加，這就是說，當外加電壓增加時，P區和N區各自存儲的空穴和自由電子電荷量也增加，這種效應相當於在PN結上並聯一個電容，由於它是載流子擴散引起的，故稱之為擴散電容CD，由半導體物理推導得 CD=（ I + Is）τp/VT 推導過程參見《晶體管原理》。 當外加反向電壓時 I = Is ， CD趨於零。
3、 PN結電容
PN結的總電容Cj為CT和CD兩者之和Cj = CT+CD ，外加正向電 壓CD很大， Cj以擴散電容為主（幾十pF到幾千pF） ，外加反向電壓CD趨於零，Cj以勢壘電容為主（幾pF到幾十pF到）。
4、變容二極體
PN結反偏時，反向電流很小，近似開路，因此是一個主要由勢壘電容構成的較理想的電容器件，且其增量電容值隨外加電壓而變化 利用該特性可製作變容二極體，變容二極體在非線性電路中應用較廣泛， 如壓控振盪器、頻率調制等。

❹ 半導體擴散工藝是什麼

半導體擴散工藝。擴散技術目的在於控制半導體中特定區域內雜質的類型、濃度、深度和PN結。在集成電路發
展初期是半導體器件生產的主要技術之一。但隨著離子注入的出現，擴散工藝在制備淺結、低濃度摻雜和控制精度等方面的巨大劣勢日益突出，在製造技術中的使用已大大降低。
3．1 擴散機構
3．1．1 替位式擴散機構
這種雜質原子或離子大小與Si原子大小差別不大，它沿著硅晶體內晶格空位跳躍前進擴散，雜質原子擴散時占據晶格格點的正常位置，不改變原來硅材料的晶體結構。硼、磷、砷等是此種方式。

3．1．2 填隙式擴散機構
這種雜質原子大小與Si原子大小差別較大，雜質原子進入硅晶體後，不佔據晶格格點的正常位置，而是從一個硅原子間隙到另一個硅原子間隙逐次跳躍前進。鎳、鐵等重金屬元素等是此種方式。由於CMOS是由PMOS和NMOS組成，因此需要在一種襯底上製造出另一種型號的襯底,才可以在一種型號的矽片上同時製造出N管、P管，在選擇注入後的推阱工藝就可以在矽片上制出P阱、N阱；由於推阱一般需要有一定的結深，而雜質在高溫下的擴散速率較大，因此推阱工藝往往需要在較高的溫度（1150C）下進行，以縮短工藝時間，提高矽片的產出率。 阱電阻：用來監控推阱後N（或P）阱電阻的大小，阱電阻的大小會對製作在N（或P）阱里的晶體管的柵開啟電壓及擊穿電壓造成直接影響；但電阻控製片的製作由於有一定的製作流程，因此電阻有時會受制備工藝的影響。

❺ 如何測試太陽能電池的時間

太陽能光伏電池實驗講義
、實驗目
1、解pn結基本結構與工作原理；
2、解太陽能電池基本結構理解工作原理；
3、掌握pn結伏安特性及伏安特性溫度依賴關系；
4、掌握太陽能電池基本特性參數測試原理與解光源波、溫度等素太陽能電池
特性影響；
5、通析pn結、太陽能電池基本特性參數測試數據進步熟悉實驗數據析與處理析實驗數據與理論結間存差異原
二、實驗原理
1、光伏特效應
半導體材料類特殊材料宏觀電性質說導電能力導體絕緣體間導電能力隨外界環境（溫度、光照等）發劇烈變化半導體材料具負帶電阻溫度系數材料結構特點說類材料具半滿導帶、價帶半滿帶隙溫度、光照等素使價帶電躍遷導帶改變材料電性質通情況都需要半導體材料進行必要摻雜處理調整電特性便製作性能更穩定、靈敏度更高、功耗更低電器件基於半導體材料電器件核結構通pn結pn結簡單說p型半導體n型半導體基礎區域太陽能電池本質pn結
見太陽能電池結構說種淺結深、面積pn結太陽能電池所能夠完光電轉換程核物理效應光伏特效應種效應半導體材料種通性圖1所示特定頻率光輻照塊非均勻半導體由於內建電場作用載流重新布導致半導體材料內部產電勢構路產電流種電流叫做光電流種內建電場引起光電效應光伏特效應
非均勻半導體指材料內部雜質布均勻半導體pn結典型例n型半導體材料p型半導體材料接觸形pn結pn結根據制備、雜質體內布特徵等同類制備合金、擴散、、離注入等等雜質布能線性布能存突變pn結雜質布特徵通與制備相聯系同制備導致同雜質布特徵
圖1 pn結結構示意圖

1/21頁
根據半導體基本理論處於熱平衡態pn結結構由p區、n區兩者交界區域構維持統費米能級p區內空穴向n區擴散n區內空穴向p區擴散載流定向運導致原電性條件破壞p區積累帶負電電離受主n區積累能電離施主載流擴散運結導致p區帶負電n區帶電界面附近區域形由n區指向p區內建電場相應空間電荷區顯兩者費米能級統導致電空穴擴散原電空穴擴散導致現空間電荷區內建電場內建電場強度取決於空間電荷區電場強度內建電場具阻止擴散運進步發作用兩者具統費米能級擴散運內建電場作用相等p區n區兩端產高度qVD勢壘理想pn結模型處於熱平衡pn結空間電荷區沒載流沒載流產與復合作用
入射光垂直入射pn結要pn結結深比較淺入射光透pn結區域甚至能深入半導體內部圖2所示入射光能量滿足關系h??Eg（Eg半導體材料禁帶寬度）些光材料本徵吸收pn結產電空穴光照條件材料體內產電空穴典型非平衡載流光注入作用光載流p區空穴n區電數載流濃度影響忽略計少數載流產顯著影響p區電n區空穴均勻半導體光照射產電空穴快通各種復合機制復合pn結情況所同主要原存內建電場內建電場驅p區光少電向n區運n區光少空穴向p區運種作用兩面體現第光少內建電場驅定向運產電流光電流由電電流空穴電流組向都由n區指向p區與內建電場向致；第二光少定向運與擴散運向相反減弱擴散運強度pn結勢壘高度降低甚至完全消失宏觀效pn結兩端產電勢光電勢

圖2 光輻照pn結
光輻照pn結使pn結勢壘高度降低甚至消失作用完全等價於pn結兩端施加向電壓種情況pn結光電池路pn結兩端電壓叫做路電壓Voc閉路種pn結等價於電源應電流Isc稱閉路電流光伏特效應光能轉化電能程路電壓閉路電流兩基本參數
2、太陽能電池光照情況電流、電壓關系－（暗特性）
太陽能電池依據光伏特效應太陽能或者光能轉化電能半導體器件沒光照太陽能電池等價於pn結通光照情況太陽能電池電流電壓特性叫做暗特性近似光照情況太陽能電池等價於理想p

❻ 如何測試太陽能電池的iv特性曲線

當然是用光伏專用的IV特性曲線測試儀來測，當然如果有時間也可以自己搭建一個小的測試系統，但是精度難保證，而且需要推算STC功率值的，需要內置演算法進去。

❼ 半導體材料中，離子注入與離子摻雜有什麼區別

離子注入是離子參雜的一種。
隨著VLSI器件的發展，到了70年代，器件尺寸不斷減內小，結深降到1um以下容，擴散技術有些力不從心。在這種情況下，離子注入技術比較好的發揮其優勢。目前，結深小於1um的平面工藝，基本都採用離子注入技術完成摻雜。離子注入技術已經成為VLSI生產中不可缺少的摻雜工藝。
離子注入具有如下的特點:
①可以在較低溫度下（400℃）進行，避免高溫處理；
②通過控制注入時的電學條件（電流、電壓）可以精確控制濃度和結深，更好的實現對雜質分布形狀的控制。而且雜質濃度不受材料固溶度的限制；
③可選出一種元素進行注入，避免混入其他雜質；
④可以在較大面積上形成薄而均勻的摻雜層。同一晶片上雜質不均勻性優於1％，且橫向摻雜比擴散小的多；
⑤控制離子束的掃描區域，可實現選擇注入並進而發展為一種無掩模摻雜技術。

❽ 半導體的實際生產中的基區結深，基區方塊電阻對放大是如何影響的

放大系數決定於發射結抄注射效率和基區輸運系數兩個因素。
發射結注射效率主要由發射區與基區的摻雜濃度之比決定，發射區摻雜濃度越高、基區摻雜濃度越低，注射效率也就越大。
基區輸運系數主要由基區寬度決定，寬度越小越好（但要照顧到擊穿電壓）；基區寬度由基區擴散結深和發射結的結深之差來確定。因為發射結的結深是有限的（考慮到濃度不能太低的緣故），所以基區擴散結深越小，基區寬度也就越小。總之，基區的結深越小、方塊電阻越大，基區寬度就越小，放大系數也就越大；但是基區的結深還要根據擊穿電壓的要求來設定。
詳見http://blog.163.com/xmx028@126/

❾ 如果要求取電池溫度系數，需要進一步獲得哪些數據

太陽能光伏電池實驗講義
一、實驗目的
1、了解pn結基本結構與工作原理；
2、了解太陽能電池的基本結構，理解工作原理；
3、掌握pn結的伏安特性及伏安特性對溫度的依賴關系；
4、掌握太陽能電池基本特性參數測試原理與方法，了解光源波長、溫度等因素對太陽能電池
特性的影響；
5、通過分析pn結、太陽能電池基本特性參數測試數據，進一步熟悉實驗數據分析與處理的方法，分析實驗數據與理論結果間存在差異的原因。
二、實驗原理
1、光生伏特效應
半導體材料是一類特殊的材料，從宏觀電學性質上說它們導電能力在導體和絕緣體之間，導電能力隨外界環境（如溫度、光照等）發生劇烈的變化。半導體材料具有負的帶電阻溫度系數。從材料結構特點說，這類材料具有半滿導帶、價帶和半滿帶隙，溫度、光照等因素可以使價帶電子躍遷到導帶，改變材料的電學性質。通常情況下，都需要對半導體材料進行必要的摻雜處理，調整它們的電學特性，以便製作出性能更穩定、靈敏度更高、功耗更低的電子器件。基於半導體材料電子器件的核心結構通常是pn結，pn結簡單說就是p型半導體和n型半導體的基礎區域，太陽能電池本質上就是pn結。
常見的太陽能電池從結構上說是一種淺結深、大面積的pn結。太陽能電池之所以能夠完成光電轉換過程，核心物理效應是光生伏特效應。這種效應是半導體材料的一種通性。如圖1所示，當特定頻率的光輻照到一塊非均勻半導體上時，由於內建電場的作用，載流子重新分布導致半導體材料內部產生電動勢。如果構成迴路就會產生電流。這種電流叫做光生電流，這種內建電場引起的光電效應就是光生伏特效應。
非均勻半導體就是指材料內部雜質分布不均勻的半導體。pn結是典型的一個例子。n型半導體材料和p型半導體材料接觸形成pn結。pn結根據制備方法、雜質在體內分布特徵等有不同的分類。制備方法有合金法、擴散法、生長法、離子注入法等等。雜質分布可能是線性分布的，也可能是存在突變的，pn結的雜質分布特徵通常是與制備方法相聯系的，不同的制備方法導致不同的雜質分布特徵。
圖1 pn結結構示意圖

1/21頁
根據半導體基本理論，處於熱平衡態的pn結結構由p區、n區和兩者交界區域構成。為了維持統一的費米能級，p區內空穴向n區擴散，n區內空穴向p區擴散。載流子的定向運動導致原來的電中性條件被破壞，p區積累了帶有負電的不可動電離受主，n區積累了不可能電離施主。載流子擴散運動的結果導致p區帶負電，n區帶正電，在界面附近區域形成由n區指向p區的內建電場和相應的空間電荷區。顯然，兩者費米能級的不統一是導致電子空穴擴散的原因，電子空穴擴散又導致出現空間電荷區和內建電場。而內建電場的強度取決於空間電荷區的電場強度，內建電場具有阻止擴散運動進一步發生的作用。當兩者具有統一費米能級後擴散運動和內建電場的作用相等，p區和n區兩端產生一個高度為qVD的勢壘。理想pn結模型下，處於熱平衡的pn結空間電荷區沒有載流子，也沒有載流子的產生與復合作用。
當有入射光垂直入射到pn結，只要pn結結深比較淺，入射光子會透過pn結區域甚至能深入半導體內部。如圖2所示，如果入射光子能量滿足關系h#61550;#61619;Eg（Eg為半導體材料的禁帶寬度），那麼這些光子會被材料本徵吸收，在pn結中產生電子空穴對。光照條件下材料體內產生電子空穴對是典型的非平衡載流子光注入作用。光生載流子對p區空穴和n區電子這樣的多數載流子的濃度影響是很小的，可以忽略不計。但是對少數載流子將產生顯著影響，如p區電子和n區空穴。在均勻半導體中光照射下也會產生電子空穴對，它們很快又會通過各種復合機制復合。在pn結中情況有所不同，主要原因是存在內建電場。內建電場的驅動下p區光生少子電子向n區運動，n區光生少子空穴向p區運動。這種作用有兩方面的體現，第一是光生少子在內建電場驅動下定向運動產生電流，這就是光生電流，它由電子電流和空穴電流組成，方向都是由n區指向p區，與內建電場方向一致；第二，光生少子的定向運動與擴散運動方向相反，減弱了擴散運動的強度，pn結勢壘高度降低，甚至會完全消失。宏觀的效果是在pn結兩端產生電動勢，也就是光生電動勢。

圖2 光輻照下的pn結
光輻照pn結會使得pn結勢壘高度降低甚至消失，這個作用完全等價於在pn結兩端施加正向電壓。這種情況下的pn結就是一個光電池。開路下pn結兩端的電壓叫做開路電壓Voc，閉路下這種pn結等價於一個電源，對應的電流Isc稱為閉路電流。光生伏特效應就是光能轉化為電能的過程，開路電壓和閉路電流是兩個基本的參數。
2、太陽能電池無光照情況下的電流、電壓關系－（暗特性）
太陽能電池是依據光生伏特效應把太陽能或者光能轉化為電能的半導體器件。如果沒有光照，太陽能電池等價於一個pn結。通常把無光照情況下太陽能電池的電流電壓特性叫做暗特性。近似地，可以把無光照情況下的太陽能電池等價於一個理想p

❿ 請問什麼是感測器的原理感測器的原理 的定義 又是什麼呢

想必大家對感測器的原理這個詞感到陌生吧，都不知道它大概的含義是什麼呢？現在我們來了解下。什麼是感測器的原理 以下幾個要注意的：我們在上大學的時候，老師就經常說過感測器的原理 ，現在 剛好用上了， 跟大家 分享下哈！ 以前我也不懂得它是什麼意思，至從上次聽了說過培訓過以後，大概懂了一些：現在來了解下哦：什麼叫感測器？從廣義上講，感測器就是能感知外界信息並能按一定規律將這些信息轉換成可用信號的裝置；簡單說感測器是將外界信號轉換為電信號的裝置。所以它由敏感元器件（感知元件）和轉換器件兩部分組成，有的半導體敏感元器件可以直接輸出電信號，本身就構成感測器。敏感元器件品種繁多，就其感知外界信息的原理來講，可分為①物理類，基於力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。②化學類，基於化學反應的原理。③生物類，基於酶、抗體、和激素等分子識別功能。通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將感測器分46類）。下面對常用的熱敏、光敏、氣敏、力敏和磁敏感測器及其敏感元件介紹如下。 一 溫度感測器及熱敏元件 溫度感測器主要由熱敏元件組成。熱敏元件品種教多，市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導體熱敏電阻等。以半導體熱敏電阻為探測元件的溫度感測器應用廣泛，這是因為在元件允許工作條件范圍內，半導體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點，而且製造工藝簡單、價格低廉。1.半導體熱敏電阻的工作原理 按溫度特性熱敏電阻可分為兩類，隨溫度上升電阻增加的為正溫度系數熱敏電阻，反之為負溫度系數熱敏電阻。 ⑴ 正溫度系數熱敏電阻的工作原理 此種熱敏電阻以鈦酸鋇（BaTio3）為基本材料，再摻入適量的稀土元素，利用陶瓷工藝高溫燒結爾成。純鈦酸鋇是一種絕緣材料，但摻入適量的稀土元素如鑭（La）和鈮（Nb）等以後，變成了半導體材料，被稱半導體化鈦酸鋇。它是一種多晶體材料，晶粒之間存在著晶粒界面，對於導電電子而言，晶粒間界面相當於一個位壘。當溫度低時，由於半導體化鈦酸鋇內電場的作用，導電電子可以很容易越過位壘，所以電阻值較小；當溫度升高到居里點溫度（即臨界溫度，此元件的『溫度控制點』 一般鈦酸鋇的居里點為120℃）時，內電場受到破壞，不能幫助導電電子越過位壘，所以表現為電阻值的急劇增加。因為這種元件具有未達居里點前電阻隨溫度變化非常緩慢，具有恆溫、調溫和自動控溫的功能，只發熱，不發紅，無明火，不易燃燒，電壓交、直流3～440V均可，使用壽命長，非常適用於電動機等電器裝置的過熱探測。 ⑵ 負溫度系數熱敏電阻的工作原理 負溫度系數熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，採用陶瓷工藝製造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質，完全類似於鍺、硅晶體材料，體內的載流子（電子和空穴）數目少，電阻較高；溫度升高，體內載流子數目增加，自然電阻值降低。負溫度系數熱敏電阻類型很多，使用區分低溫（-60～300℃）、中溫（300～600℃）、高溫（>600℃）三種，有靈敏度高、穩定性好、響應快、壽命長、價格低等優點，廣泛應用於需要定點測溫的溫度自動控制電路，如冰箱、空調、溫室等的溫控系統。 熱敏電阻與簡單的放大電路結合，就可檢測千分之一度的溫度變化，所以和電子儀表組成測溫計，能完成高精度的溫度測量。普通用途熱敏電阻工作溫度為-55℃～+315℃，特殊低溫熱敏電阻的工作溫度低於-55℃，可達-273℃。 2.熱敏電阻的型號我國產熱敏電阻是按部頒標准SJ1155-82來制定型號，由四部分組成。 第一部分：主稱，用字母『M』表示 敏感元件。 第二部分：類別，用字母『Z』表示正溫度系數熱敏電阻器，或者用字母『F』表示負溫度系數熱敏電阻器。 第三部分：用途或特徵，用一位數字（0-9）表示。一般數字『1』表示普通用途，『2』表示穩壓用途（負溫度系數熱敏電阻器），『3』表示微波測量用途（負溫度系數熱敏電阻器），『4』表示旁熱式（負溫度系數熱敏電阻器），『5』表示測溫用途，『6』表示控溫用途，『7』表示消磁用途（正溫度系數熱敏電阻器），『8』表示線性型（負溫度系數熱敏電阻器），『9』表示恆溫型（正溫度系數熱敏電阻器），『0』表示特殊型（負溫度系數熱敏電阻器） 第四部分：序號，也由數字表示，代表規格、性能。 往往廠家出於區別本系列產品的特殊需要，在序號後加『派生序號』，由字母、數字和『-』號組合而成。3.熱敏電阻器的主要參數 各種熱敏電阻器的工作條件一定要在其出廠參數允許范圍之內。熱敏電阻的主要參數有十餘項：標稱電阻值、使用環境溫度（最高工作溫度）、測量功率、額定功率、標稱電壓（最大工作電壓）、工作電流、溫度系數、材料常數、時間常數等。其中標稱電阻值是在25℃零功率時的電阻值，實際上總有一定誤差，應在±10%之內。普通熱敏電阻的工作溫度范圍較大，可根據需要從-55℃到+315℃選擇，值得注意的是，不同型號熱敏電阻的最高工作溫度差異很大，如MF11片狀負溫度系數熱敏電阻器為+125℃，而MF53-1僅為+70℃，學生實驗時應注意（一般不要超過50℃）。4 實驗用熱敏電阻選擇 首選普通用途負溫度系數熱敏電阻器，因它隨溫度變化一般比正溫度系數熱敏電阻器易觀察，電阻值連續下降明顯。若選正溫度系數熱敏電阻器，實驗溫度應在該元件居里點溫度附近。 例MF11普通負溫度系數熱敏電阻器參數 主要技術參數名稱 參數值 MF11熱敏電阻符號外形圖 標稱阻值（kΩ） 10～15 片狀外形 符號 額定功率 （W） 0.25 材料常數B范圍（k） 1980～3630 溫度系數（10-2/℃） -（2.23～4.09） 耗散系數（mW/℃） ≥5 時間常數（s） ≤30 最高工作溫度（℃） 125 粗測熱敏電阻的值，宜選用量程適中且通過熱敏電阻測量電流較小萬用表。若熱敏電阻10kΩ左右，可以選用MF10型萬用表，將其擋位開關撥到歐姆擋R×100，用鱷魚夾代替表筆分別夾住熱敏電阻的兩引腳。在環境溫度明顯低於體溫時，讀數10.2k ，用手捏住熱敏電阻，可看到表針指示的阻值逐漸減小；松開手後，阻值加大，逐漸復原。這樣的熱敏電阻可以選用（最高工作溫度100℃左右）。 幾種實用測溫感測器 a空調內專用溫控感測器：熱敏元件封在銅金屬中。 b 氣溫測量感測器二 光感測器及光敏元件 光感測器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發展迅速、品種繁多、應用廣泛。市場出售的有光敏電阻器、光電二極體、光電三極體、光電耦合器和光電池等。 1.光敏電阻器 光敏電阻器由能透光的半導體光電晶體構成 ，因半導體光電晶體成分不同，又分為可見光光敏電阻（硫化鎘晶體）、紅外光光敏電阻（砷化鎵晶體）、和紫外光光敏電阻（硫化鋅晶體）。當敏感波長的光照半導體光電晶體表面，晶體內載流子增加，使其電導率增加（即電阻減小）。 光敏電阻的主要參數： ◆光電流 、亮阻：在一定外加電壓下，當有光（100lx照度）照射時，流過光敏電阻的電流稱光電流；外加電壓與該電流之比為亮阻，一般幾kΩ～幾十kΩ。 ◆暗電流、暗阻：在一定外加電壓下，當無光（ 0 lx照度）照射時，流過光敏電阻的電流稱暗電流；外加電壓與該電流之比為暗阻，一般幾百kΩ～幾千kΩ以上。 ◆最大工作電壓：一般幾十伏至上百伏。 ◆環境溫度：一般-25℃至 +55℃，有的型號可以-40℃至+70℃。 ◆額定功率（功耗）：光敏電阻的亮電流與外電壓乘積；可有5mW至300mW多種規格選擇。 ◆光敏電阻的主要參數還有響應時間、靈敏度、光譜響應、光照特性、溫度系數、伏安特性等。 值得注意的是，光照特性（隨光照強度變化的特性）、溫度系數（隨溫度變化的特性）、伏安特性不是線性的，如以CdS（硫化鎘）光敏電阻的光阻有時隨溫度的增加而增大，有時隨溫度的增加又變小。 硫化鎘光敏電阻器的參數： 型號規格 MG41-22 MG42-16 MG44-02 MG45-52 環境溫度（℃） -40～+60 -25～+55 -40～+70 -40～+70 額定功率（mW） 20 10 5 200 亮阻，100lx（kΩ） ≤2 ≤50 ≤2 ≤2 暗阻， 0lx（MΩ） ≥1 ≥10 ≥0.2 ≥1 響應時間 （ms） ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 最高工作電壓（v） 100 50 20 2502 光電二極體 和普通二極體相比，除它的管芯也是一個PN結、具有單向導電性能外，其他均差異很大。首先管芯內的PN結結深比較淺（小於1微米），以提高光電轉換能力；第二PN結面積比較大，電極面積則很小，以有利於光敏面多收集光線；第三光電二極體在外觀上都有一個用有機玻璃透鏡密封、能匯聚光線於光敏面的「窗口」；所以光電二極體的靈敏度和響應時間遠遠優於光敏電阻。 像這么 專業的問題，現在應該懂了吧，上面是好不容易打的字，要認真看啊，希望大家可以 學習下，是 很有用的哦~我也是通過以上信息學會了怎麼樣操作感測器的原理 可以 試下哈！以上就是關於感測器的原理的一些分享，希望對你有幫助！親的認可是我的最大動力哦！覺得還不錯的話，可以分享給你身邊的朋友！