第三章電性材料ppt課件

1、第三章 電性材料 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料 超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料 鐵電、壓電、熱釋電和介電材料鐵電、壓電、熱釋電和介電材料 3.1 3.1 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料 導(dǎo)體的電阻率 10-5 10-4cm半導(dǎo)體的電阻率 10-4 1010cm絕緣體的電阻率 1010 1014cm 3.1.13.1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別能帶理論能帶理論 能級(jí)：在孤立原子中，原子核外的電子按照能級(jí)：在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數(shù)量一定的殼層排列，每一殼層容納一定數(shù)量的電子。每個(gè)殼層上的電子具有分立的能的

2、電子。每個(gè)殼層上的電子具有分立的能量值，也就是電子按能級(jí)分布。量值，也就是電子按能級(jí)分布。原子結(jié)構(gòu)示意圖能帶：晶體中大量的原子集合在一起，而且能帶：晶體中大量的原子集合在一起，而且原子之間距離很近，從而導(dǎo)致離原子核較遠(yuǎn)原子之間距離很近，從而導(dǎo)致離原子核較遠(yuǎn)的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使電子不再局限的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使電子不再局限于某個(gè)原子上，有可能轉(zhuǎn)移到相鄰原子的相于某個(gè)原子上，有可能轉(zhuǎn)移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運(yùn)動(dòng)到更遠(yuǎn)似殼層上去，也可能從相鄰原子運(yùn)動(dòng)到更遠(yuǎn)的原子殼層上去，這種現(xiàn)象稱為電子的共有的原子殼層上去，這種現(xiàn)象稱為電子的共有化。電子的共有化使本來處于同一能量狀態(tài)化

3、。電子的共有化使本來處于同一能量狀態(tài)的電子產(chǎn)生微小的能量差異，與此相對(duì)應(yīng)的的電子產(chǎn)生微小的能量差異，與此相對(duì)應(yīng)的能級(jí)擴(kuò)展為能帶。能級(jí)擴(kuò)展為能帶。 H + H H2H + H H2金屬中電子的共有化允許帶：允許被電子占據(jù)的能帶稱為允許帶，原子殼層中的內(nèi)層允許帶總是被電子先占滿，然后再占據(jù)能量更高的外面一層的允許帶。 價(jià)帶：原子中最外層的電子稱為價(jià)電子，與價(jià)電子能級(jí)相對(duì)應(yīng)的能帶稱為價(jià)帶。 導(dǎo)帶：價(jià)帶以上能量的最低的允許帶稱為導(dǎo)帶。 滿帶：被電子占滿的允許帶稱為滿帶； 空帶：每一個(gè)能級(jí)上都沒有電子的能帶稱為空帶。禁帶：允許帶之間的范圍是不允許電子占據(jù)的，此范圍稱為禁帶。導(dǎo)帶的底能級(jí)為Ec，價(jià)帶的頂能

4、級(jí)為Ev， Ec和Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg。體塊硅的能帶示意圖 GaN能帶圖3.1.2 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體區(qū)別的能帶論解釋導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體區(qū)別的能帶論解釋導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)：價(jià)帶部分填入價(jià)帶被填滿絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)： 價(jià)帶為滿帶， 禁帶較寬 Eg36 eV半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)： 價(jià)帶為滿帶， 禁帶寬度 Eg02 eV載流子：導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用是通過帶載流子：導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用是通過帶電粒子的運(yùn)動(dòng)形成電流來實(shí)現(xiàn)的，這種電粒子的運(yùn)動(dòng)形成電流來實(shí)現(xiàn)的，這種電流的載體稱為載流子。電流的載體稱為載流子。 導(dǎo)體的載流子是自由電子；導(dǎo)體的載流子是自由電子； 半導(dǎo)體的載流子是帶負(fù)電的電子和帶正半導(dǎo)體

5、的載流子是帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴。電的空穴。 Electron conduction in n-type semiconductors (and metals)e- e- e- e-(-)(+)Hole conduction in p-type semiconductor(+)(-)e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-Semiconductor Electron / Hole Conductivity本征半導(dǎo)體：是指不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體；通常由于本征半導(dǎo)體：是指不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體；通常由于載流子數(shù)目有限，導(dǎo)電性能不好。載流子數(shù)目有限，導(dǎo)電性能不好。N N型半導(dǎo)體：在本征半

6、導(dǎo)體中摻入型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入5 5價(jià)元素，載流價(jià)元素，載流子多數(shù)為電子。雜質(zhì)能級(jí)子多數(shù)為電子。雜質(zhì)能級(jí)施主能級(jí)施主能級(jí)P P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入3 3價(jià)元素，載流價(jià)元素，載流子多數(shù)為空穴。雜質(zhì)能級(jí)子多數(shù)為空穴。雜質(zhì)能級(jí)受主能級(jí)受主能級(jí)不同的材料，由于禁帶寬度不同，導(dǎo)帶中的電子數(shù)目不同，從而有不同的導(dǎo)電性。本征半導(dǎo)體， n 型半導(dǎo)體， p型半導(dǎo)體PN結(jié)(PN-junction)pnConduction BandConduction Band Valence Band Valence Band electronsholesBand gapBand ga

7、pEFpEFnpnConduction BandConduction Band Valence Band Valence Band electronsholesBand gapBand gap electronsEFp= EFn3.1.3 3.1.3 導(dǎo)體材料導(dǎo)體材料 金屬：如銀、銅、鋁等；金屬：如銀、銅、鋁等； 可用作電纜材料，電池材料，電機(jī)材可用作電纜材料，電池材料，電機(jī)材料，開關(guān)材料，輻射屏蔽材料，傳感器材料料，開關(guān)材料，輻射屏蔽材料，傳感器材料等；等； 合金：如黃銅、鎳鉻合金等；合金：如黃銅、鎳鉻合金等； 可用作電阻材料和熱電偶材料；可用作電阻材料和熱電偶材料； 非金屬：如石墨、非金屬

8、：如石墨、C3KC3K、 C24S6 C24S6等；等； 可用作耐腐蝕導(dǎo)體和導(dǎo)電可用作耐腐蝕導(dǎo)體和導(dǎo)電填料等。填料等。3.1.4 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料無(wú)機(jī)半導(dǎo)體有機(jī)半導(dǎo)體元素半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 半導(dǎo)體材料（按結(jié)構(gòu)形態(tài)）晶態(tài)半導(dǎo)體非晶態(tài)半導(dǎo)體 半導(dǎo)體材料（按化學(xué)成份）非晶單晶多晶硅和鍺第一代半導(dǎo)體材料相同點(diǎn)：具有灰色、金屬光澤的固體，硬而脆，金剛石結(jié)構(gòu)，間接帶隙半導(dǎo)體材料.不同點(diǎn)： 硅 鍺 室溫本征電阻率 2.3105cm 50cm 禁帶寬度 1.12 eV 0.66 eV 鍺比硅的金屬性更為顯著 硅、鍺都溶解于HF-HNO3混合酸。GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制

9、成晶體。一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。導(dǎo)體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到達(dá)到99.9999999%99.9999999%，常稱為，常稱為“九個(gè)九個(gè)9”9”。硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共共價(jià)鍵共用電子對(duì)用電子對(duì)+4+4+4+4+4+4表示表示除去價(jià)除去價(jià)電子后電子后的原子的原子共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以由電子，

10、因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4在絕對(duì)在絕對(duì)0 0度度T=0KT=0K和沒有外界激發(fā)時(shí)和沒有外界激發(fā)時(shí), ,價(jià)電價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子），它的導(dǎo)電能以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子），它的導(dǎo)電能力為力為 0 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量在常溫下，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子

11、，同時(shí)共而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴。價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴。 這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)?？梢娨驘峒ぐl(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合。本征激發(fā)和復(fù)合在一定溫度下會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。本征激發(fā)和復(fù)合的過程溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的

12、濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P 型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為空穴半導(dǎo)體）。稱為空穴半導(dǎo)體）。N 型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為電子半導(dǎo)體）。也稱為電子半導(dǎo)體）。N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量

13、的五價(jià)元素磷或銻），晶在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為施主原子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為施主原子。+4+4+5+4多余多余電子電子磷原子

14、磷原子P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼或銦），在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。以稱為受主原子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子雜質(zhì)半

15、導(dǎo)體的示意表示雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體單晶硅棒 (直拉法)硅111晶面圖硅在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用單晶硅多晶硅非晶硅砷化鎵砷化鎵第二代半導(dǎo)體材料第二代半導(dǎo)體材料特點(diǎn)： 化合物半導(dǎo)體，晶體結(jié)構(gòu)是閃鋅礦型， 禁帶寬度為1.43 eV 容易制成半絕緣材料(電阻率107 109cm) 本征載流子濃度低 光電特性好 耐熱、抗輻射性能好和對(duì)磁場(chǎng)敏感用處： 光電材料，適合于制造高頻、高速的器件和電路，發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。砷化鎵 氮化鎵氮化鎵第三代半導(dǎo)體材料第三代半導(dǎo)體材料 氮化鎵及其相關(guān)氮化物材料： 是指元素周期表中A族元素鋁、鎵、銦和族元素氮形成的化合物(AlN、

16、GaN、InN，)以及由它們組成的多元合金材料(InxGa1-xN，AlxGa1-xN等。 特點(diǎn)： 三種晶體結(jié)構(gòu)：纖鋅礦、閃鋅礦和巖鹽礦 寬禁帶半導(dǎo)體材料： InN-1.9 eV，GaN-3.4 eV，AlN-6.2eV 用處： 晶體管、 發(fā)光管、激光二極管和光電探測(cè)器等器件 氮化鎵 Wide Band Gap: 3.4 eV High Break down field Large electron saturation velocity: 1.3 x 10-7 cm/s Chemically stable at high T Operate at 400 C high temperature

17、 Short wavelength light emission and high power electronic applications有機(jī)半導(dǎo)體材料及其應(yīng)用有機(jī)半導(dǎo)體材料及其應(yīng)用 特點(diǎn)： 是分子型晶體材料，其特征由材料的分子性質(zhì)決定。有機(jī)半導(dǎo)體沒有三維晶體點(diǎn)陣，而且它們的分子內(nèi)和分子間的相互作用、局域結(jié)構(gòu)無(wú)序、非晶和結(jié)晶區(qū)域以及化學(xué)雜質(zhì)也不同，復(fù)雜。 用處： 太陽(yáng)能電池 （酞菁、二酞菁以及某些聚合物如聚乙炔的衍生物等） 光電二極管 （有機(jī)無(wú)機(jī)材料異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)） 有機(jī)半導(dǎo)體電容精英865PE主板PHOTON PF1DVD、功放的音響系統(tǒng) 音響信號(hào)電流會(huì)引起普通鋁電解電容的誘電體、電極箔、接

18、觸點(diǎn)的振動(dòng)，而有機(jī)半導(dǎo)體電容的卷曲材料是用聚脂樹脂固定起來的，不會(huì)產(chǎn)生音響信號(hào)電流引起的振動(dòng)。另外，有機(jī)半導(dǎo)體電容的鋁殼采用聚脂樹脂灌裝封口也是重要的因素之一(普通鋁電解電容是用膠墊封口的)，在重低音范圍內(nèi)這一點(diǎn)是非常重要的3.3 鐵電、壓電、熱釋電和介電材料鐵電、壓電、熱釋電和介電材料 極化 ： 在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)中束縛著的電荷發(fā)生位移或者極性按電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。 自發(fā)極化：在沒有外電場(chǎng)作用時(shí)，鐵電晶體或鐵電陶瓷中存在著由于電偶極子的有序排列而產(chǎn)生的極化，稱為自發(fā)極化。熱電體： 因?yàn)樵拥臉?gòu)型是溫度的函數(shù)，所以極化狀態(tài)將隨溫度發(fā)生變化。這種性質(zhì)稱為熱電性。熱電性是所有呈

19、現(xiàn)自發(fā)極化的晶體的共性。具有熱電性的晶體稱為熱電體。 鐵電體： 存在自發(fā)極化，且自發(fā)極化有兩個(gè)或多個(gè)可能的取向，在電場(chǎng)作用下，其取向可以改變。壓電體： 壓電效應(yīng)是指材料在外力作用下發(fā)生極化而在材料兩端的表面上出現(xiàn)電位差的效應(yīng)。具有壓電性質(zhì)的材料稱為壓電 資料3.3.1 鐵電材料鐵電材料鐵電材料： 是指在某些溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且其自發(fā)極化強(qiáng)度能因外電場(chǎng)的作用而重新取向的材料，通常鐵電體同時(shí)具有熱釋電和壓電性。鐵電體的標(biāo)識(shí)性特征是其電極化與外電場(chǎng)的關(guān)系表現(xiàn)為電滯回線。 鐵電材料的電滯回線 常見的鐵電材料:（1BT：鈦酸鋇BaTiO3，鈣鐵礦結(jié)構(gòu)，居里溫度120 oC；（2PT：鈦酸鉛PbTi

20、O3，鈣鐵礦結(jié)構(gòu)，居里溫度492 oC；（3PZT：鋯鈦酸鉛Pb(ZrxTi1-x)O3，鈣鐵礦結(jié)構(gòu)，居里溫度386 oC；（4BST：鈦酸鋇鍶(BaxSr1-x)TiO3, 鈣鐵礦結(jié)構(gòu)，常溫下沒有鐵電性，介電常數(shù)高，現(xiàn)多用于DRAM的柵介質(zhì)；（5SBT：鉭酸鍶鉍SrBi2Ta2O9，層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的抗疲勞特性；（6BTO：鈦酸鉍Bi4Ti3O12，層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，有較好的抗疲勞特性。 極化的本質(zhì): 對(duì)稱性的減小3.3.2 壓電材料壓電材料壓電效應(yīng)： 1880年Cuire Pierr和Curie jacques兄弟在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在某些特定方向上對(duì)-石英晶體施加壓力時(shí)，在與力方向垂直

21、的兩個(gè)平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負(fù)束縛電荷。這種現(xiàn)象稱為壓電性。這種由機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的過程稱為正壓電效應(yīng)。反之，如果把電場(chǎng)加到壓電晶體上，晶體在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生應(yīng)變或應(yīng)力，這種由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的過程稱為逆壓電效應(yīng)。 正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng) 壓電材料的用途：水聲換能器 傳感器 濾波器 變壓器 點(diǎn)火器 陀螺儀 液流泵1942年，發(fā)現(xiàn)鈦酸鋇具有壓電性。以后，又研制成功一種性能大大優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料-鋯鈦酸鉛。利用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷，以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)而生。3.3.3 熱釋電材料熱釋電材料熱釋電效應(yīng)： 某些晶體受溫度變化影響時(shí)，由于自發(fā)極化的相應(yīng)變化而在晶體

22、的一定方向上產(chǎn)生表面電荷，這一現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。具有熱釋電效應(yīng)的材料稱為熱釋電材料。用處： 紅外光譜儀、紅外遙感器、熱輻射探測(cè)器，非接觸測(cè)溫、無(wú)損探傷等3.3.4 3.3.4 介電材料介電材料 介電體的極化： 在外電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)材料中在緊靠帶電體的一端會(huì)出現(xiàn)同號(hào)的過剩電荷，另一端則出現(xiàn)負(fù)號(hào)的過剩電荷，這就是所謂的介電體的極化現(xiàn)象。介電性： 如果將某一均勻的電介質(zhì)作為電容器的介質(zhì)而置于其兩極之間，由于電介質(zhì)的極化，可造成電容器的電容量比以真空為介質(zhì)時(shí)的電容量增加若干倍，電介質(zhì)的這一性質(zhì)稱為介電性。電容量增加的倍數(shù)稱為電介質(zhì)的介電常數(shù)，或稱介電滲透率，用來表示材料介電性的大小。3.3.5 3

23、.3.5 鐵電、壓電和介電材料的應(yīng)用鐵電、壓電和介電材料的應(yīng)用 評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)： 容量、速度、非易失性、功耗和價(jià)格 現(xiàn)有存儲(chǔ)器的性能比較：DRAM： 優(yōu)點(diǎn)是容量、速度和成本，弱點(diǎn)是不具備非易失性快閃存儲(chǔ)器： 優(yōu)點(diǎn)是容量和非易失性，短處是寫入速度慢 SRAM： 優(yōu)點(diǎn)是速度和功耗，缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)大容量比 鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器：容量、速度、非易失性、功耗和價(jià)格 64K FeRAM存儲(chǔ)原理是基于鐵電薄膜的剩余極化當(dāng)外加電場(chǎng)或電壓撤去后，鐵電薄膜仍存在著剩余極化電荷。當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)，鐵電體在宏觀上表現(xiàn)為極化強(qiáng)度與外電場(chǎng)之間產(chǎn)生非線性響應(yīng)，得到電滯回線；反向電場(chǎng)超過矯頑場(chǎng)時(shí)發(fā)生極化反轉(zhuǎn)；E0時(shí)表現(xiàn)出正、負(fù)剩

24、余極化(Pr)，分別對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的“1和“0數(shù)字信息。因而，鐵電存儲(chǔ)單元不需外電場(chǎng)和電壓的維持，仍能保持原有的極化信息。 鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用領(lǐng)域：強(qiáng)耐輻射能力 空間和航天技術(shù)應(yīng)用優(yōu)異的讀寫耐久性 電視頻道存儲(chǔ)器、游戲機(jī)數(shù)字存儲(chǔ)器、汽車?yán)锍瘫砗蛷?fù)印機(jī)計(jì)數(shù)器等應(yīng)用低電壓工作和低功耗移動(dòng)電話及射頻識(shí)別系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器高速寫入和編程能力，低功耗、長(zhǎng)耐久性等IC卡最理想的存儲(chǔ)器。壓電傳感器 是利用壓電效應(yīng)制造而成的。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。壓電傳感器壓電式單向測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)圖石英晶片、 絕緣套、電極、上蓋及基座等組成壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖它主要由壓電元件、