材料科学晶体硅太阳电池设计半导体基础知识学习教案.pptx
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1、会计学1材料科学晶体硅太阳电池材料科学晶体硅太阳电池(ti yn din ch)设计半导体基础知识设计半导体基础知识第一页,共34页。典型典型(dinxng)的电阻率如下:的电阻率如下:第1页/共33页第二页,共34页。有哪些有哪些(nxi)半导体?半导体?第2页/共33页第三页,共34页。元素半导体(元素半导体(elementelement):由一种材料形成):由一种材料形成(xngchng)(xngchng)的半导体物质。的半导体物质。化合物(化合物(compolundcompolund)半导体:由两种或两种以上元素形成)半导体:由两种或两种以上元素形成(xngchng)(xngchng)
2、的物质。的物质。二元化合物二元化合物GaAs GaAs 砷化镓砷化镓SiC SiC 碳化硅碳化硅Zns Zns 硫化锌硫化锌GaN GaN 氮化镓氮化镓三元化合物三元化合物AlGa11As AlGa11As 砷化镓铝砷化镓铝AlIn11As AlIn11As 砷化铟铝砷化铟铝第3页/共33页第四页,共34页。孤立孤立(gl)硅原子的硅原子的图示图示第4页/共33页第五页,共34页。第5页/共33页第六页,共34页。本征半导体本征半导体当半导体中的杂质远小于由热产生的电子空穴时,此种半导体称为本征半导体当半导体中的杂质远小于由热产生的电子空穴时,此种半导体称为本征半导体(Intrinsic Se
3、miconductorIntrinsic Semiconductor)此时)此时(c(c sh)EF sh)EF在禁带中央。在禁带中央。第6页/共33页第七页,共34页。非本征半导体非本征半导体当半导体被掺入杂质当半导体被掺入杂质(zzh)(zzh)时,本征半导体就成为非本征(时,本征半导体就成为非本征(extrinsicextrinsic)半导体。)半导体。第7页/共33页第八页,共34页。施主施主(shzh)与受主与受主施主:当杂质掺入半导体中时,若能释放一个电子,这种杂质被施主:当杂质掺入半导体中时,若能释放一个电子,这种杂质被称为施主。如,磷,砷就是称为施主。如,磷,砷就是(jish)
4、(jish)硅的施主。硅的施主。受主:当杂质掺入半导体中时,若能在半导体中产生一个空穴,受主:当杂质掺入半导体中时,若能在半导体中产生一个空穴,这种杂质称为受主。如,硼,铝就是这种杂质称为受主。如,硼,铝就是(jish)(jish)硅的受主。硅的受主。第8页/共33页第九页,共34页。N型半导体n n以电子以电子以电子以电子(dinz(dinz)为多数导电载流子的半导体称为为多数导电载流子的半导体称为为多数导电载流子的半导体称为为多数导电载流子的半导体称为NN型半导型半导型半导型半导体,电子体,电子体,电子体,电子(dinz(dinz)为多子,空穴为少子。为多子,空穴为少子。为多子,空穴为少子
5、。为多子,空穴为少子。第9页/共33页第十页,共34页。P型半导体型半导体以空穴为多数导电以空穴为多数导电(d(d odin)odin)载流子的半导体称为载流子的半导体称为P P型半导体,空穴为多子,电子为少子。型半导体,空穴为多子,电子为少子。第10页/共33页第十一页,共34页。本征半导体的载流子浓度本征半导体的载流子浓度(nngd)1.1.ni=n0=p0ni=n0=p02.2.n0n0 p0=ni2 p0=ni2 热平衡条件热平衡条件(tiojin)(tiojin)第11页/共33页第十二页,共34页。非本征半导体的载流子浓度非本征半导体的载流子浓度(nngd)一般一般(ybn)(yb
6、n)情况下:情况下:第12页/共33页第十三页,共34页。电阻率与杂质浓度的关系(gun x):n型半导体:p型半导体:本征半导体:第13页/共33页第十四页,共34页。平衡平衡(pnghng)载流子载流子处于热平衡状态的半导体,在一定温度下,载流子浓度处于热平衡状态的半导体,在一定温度下,载流子浓度(nngd)(nngd)是一定的,这种处于是一定的,这种处于热平衡状态下的载流子浓度热平衡状态下的载流子浓度(nngd)(nngd),称为平衡载流子浓度,称为平衡载流子浓度(nngd)(nngd)。n0 p0=ni2第14页/共33页第十五页,共34页。非平衡非平衡(pnghng)载流子载流子处于
7、非平衡处于非平衡(pnghng)(pnghng)状态的半导体,其载流子浓度也不再是状态的半导体,其载流子浓度也不再是n0n0和和p0p0,可以比他们多出一部,可以比他们多出一部分,多出这部分载流子称为非平衡分,多出这部分载流子称为非平衡(pnghng)(pnghng)载流子,用载流子,用nn和和p p 表示。表示。第15页/共33页第十六页,共34页。光照光照(gungzho)产生非平衡载产生非平衡载流子流子 第16页/共33页第十七页,共34页。非平衡非平衡(pnghng)载流子的寿命载流子的寿命非平衡载流子平均生存的时间称为非平衡载流子的非平衡载流子平均生存的时间称为非平衡载流子的寿命寿命
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