1、 光敏感材料 信息技術作為支撐現(xiàn)代文明的三大技術之一，在現(xiàn)代文明中扮演著極其重要的角色，由此衍生出的各種產(chǎn)品在我們的日常生活中已經(jīng)逐漸的不可或缺。 信息技術的基礎是傳感器技術、通訊技術和計算機技術，分別起著感知、傳遞和控制的作用。其中，傳感器技術包括敏感器件材料、傳感器及其附屬電路、計算機接口電路。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳入傳入輸出輸出分類 敏感器件材料按照其功能可以分為熱敏、壓敏、濕敏、氣敏、電敏、光敏、力敏、磁敏、聲敏、離子敏、生物敏等類型。也可以按照材料的結構類型來劃分，分為金屬敏感材料、半導體敏感材料、陶瓷敏感材料、有機高分子敏感材料、光纖敏感材料、磁性敏感材料等。 1.光敏器件材料2.壓敏器件

2、材料3.離子敏器件元件分類 敏感元件要求要求：靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性高，互換性和生產(chǎn)重復性好，在某些情況下還要求有高的響應速率。 在工業(yè)發(fā)展的要求之下，敏感材料不僅必須具有高靈敏度和快速響應的基本特性之外，還要求元件對于測量狀態(tài)不產(chǎn)生影響，所以要求敏感元件向小型化發(fā)展。只有這樣才能測量空間的微小部分，實現(xiàn)內部空間的真實還原。另一方面，不斷發(fā)展的微電子機械系統(tǒng)和微機械加工技術要求敏感元件向微小型化、固態(tài)化、多功能集成化、圖形技術化、智能化和光學化等方面發(fā)展，促使敏感材料也相應的向微型化、薄膜化、單晶化、復合化以及功能利用化等方面發(fā)展。評價體系以及未來發(fā)展方向光敏器件材料 光敏材料是指特征參數(shù)隨外

3、界光輻射的變化而明顯改變的敏感材料。可以分為光敏半導體和光敏高分子兩種。 光敏高分子材料也稱為光功能高分子材料，是指在光的參與作用下能夠表現(xiàn)出某些特殊物理或化學性能的高分子材料。這些變化可以分為化學變化和物理變化： 化學變化：光聚合 、光交聯(lián) 、光降解 物理變化：互變異構（顏色改變）、激發(fā)（導電等性能改變）、 發(fā)光 、外觀尺寸的變化等。 在實際中的應用為：光敏涂料、光成像材料和高分子光穩(wěn)定劑評價體系以及未來發(fā)展方向評價體系以及未來發(fā)展方向半導體光敏器件材料 光敏半導體材料是將光能轉換為電信號的半導體材料。光敏半導體材料是將光能轉換為電信號的半導體材料。 半導體與光之間的相互作用比導體和絕緣體要

4、強，這是半導體可以作為光敏元器件材料的基礎。半導體與光的相互作用可以分為兩種，光伏效應和光電導效應。 半導體光敏材料光電導效應 又稱為光電效應、光敏效應，是光照變化引起半導體材料電導變化的現(xiàn)象。即光電導效應是光照射到某些物體上后，引起其電性能變化的一類光致電改變現(xiàn)象的總稱。當光照射到半導體材料時，材料吸收光子的能量，使非傳導態(tài)電子變?yōu)閭鲗B(tài)電子，引起載流子濃度增大，因而導致材料電導率增大。在光線作用下，對于半導體材料吸收了入射光子能量， 若光子能量大于或等于半導體材料的禁帶寬度， 就激發(fā)出電子-空穴對，使載流子濃度增加，半導體的導電性增加，阻值減低，這種現(xiàn)象稱為光電導效應。 典型的光電導器件是

5、光敏電阻。典型的光電導器件是光敏電阻。光電導器件光敏電阻的基本原理光敏電阻分類： 本征型半導體光敏電阻 摻雜型半導體光敏電阻電子能量導帶價帶禁帶EvEgEc電子能量導帶價帶施主能級EvEdEdEc光敏電阻的光電特性 光敏電阻在黑暗的室溫條件下，由于熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子使它具有的電導，稱為暗電導。暗電導值很小。 當有光照射在光敏電阻上時，它的電導將變大，這時的電導稱為光電導。 電導隨光照量變化越大的光敏電阻，其靈敏度越高，這個特性稱為光敏電阻的光電特性。 光敏電阻的光電特性光敏元件的基本結構圖中比較常見的光電導材料有CdS、ZnS、CdSe、PbS、InSb、GeZn、GeCu、GeAg最為常見的

6、是CdS 當入射光照在光電導材料上時，光電導材料會吸收一部分光能，如果光的頻率滿足一定的范圍，就可以克服能帶之間的間隙，產(chǎn)生光生載流子，相應的光電導材料的電導性能就會相應的發(fā)生改變。在外加電場的作用下，回路中的電流Ip就會相應的改變，根據(jù)電流的變化就可以得到關于光強方面的內容。光敏電阻的應用舉例光敏電阻的應用舉例一、照明燈的光電控制電路 光敏電阻的應用舉例光敏電阻的應用舉例二、火焰探測報警器 光敏電阻的應用舉例光敏電阻的應用舉例三、照相機電子快門 光敏電阻研究方向光敏電阻研究方向 關于光敏電阻的基礎研究目前不多見，目前的研究重點是對光敏電阻的各種應用，例如下面的指示太陽位置的傳感器和燈光調節(jié)系

7、統(tǒng)胡義兵，陳昊；新型路燈節(jié)能系統(tǒng)設計，大學物理實驗，2012（4）：29-31.徐鳳霞，田群宏；太陽方向跟蹤器；齊齊哈爾大學學報，2012（6）：5-8 光伏效應 光伏效應產(chǎn)生作用離不開元件的P-N結結構。 P-N結 采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結。光伏效應器件PN結的形成：結的形成：兩種運動：兩種運動：擴散（濃度差）擴散（濃度差）漂移（電場力）漂移（電場力）兩種載流子的兩種兩種載流子的兩種運動運動動態(tài)平衡動態(tài)平衡時形時形成成PN結結 當擴散和飄移速度達到平衡的時候，就會形成耗盡層，在耗

8、盡層內部就會形成所謂的內建電場 在入射光的照射下，會引起半導體載流子的變化，多子濃度變化不大，少子濃度會發(fā)生極大變化。在內建電場作用下，于是在P區(qū)產(chǎn)生的電子會向N區(qū)方向移動，N區(qū)產(chǎn)生的空穴會向P區(qū)移動，于是在P區(qū)聚集了空穴，N區(qū)聚集了電子，形成電動勢由上面分析可以看出，為使半導體光電器件能產(chǎn)生光生電動勢（或光生積累電荷），它們應該滿足以下兩個條件：1、半導體材料對一定波長的入射光有足夠大的光吸收系數(shù)，即要求入射光子的能量h大于或等于半導體材料的帶隙Eg，使該入射光子能被半導體吸收而激發(fā)出光生非平衡的電子空穴對。2、具有光伏結構，即有一個內建電場所對應的勢壘區(qū)。勢壘區(qū)的重要作用是分離了兩種不同電

9、荷的光生非平衡載流子，在p區(qū)內積累了非平衡空穴，而在n區(qū)內積累起非平衡電子。產(chǎn)生了一個與平衡pn結內建電場相反的光生電場，于是在p區(qū)和n區(qū)間建立了光生電動勢（或稱光生電壓）。 光生伏特效應典型的應用是光電池。光電池又叫太陽能電池，是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。太陽能電池的結構太陽能電池的結構單晶硅太陽能電池的典型結構如圖所示。單 晶 硅 太陽能電池通常是以p型Si為襯底，擴散n型雜質，形成如圖(a)所示結構。為取出電流，p型襯底的整個下表面涂銀并燒結，以形成銀電極，接通兩電極即能得到電流。玻璃襯底非晶硅太陽能電池是先在玻璃襯底上淀積透明導電薄膜，然后依次用等離子體反應沉積p型、I型和n型三層a-Si，接著再蒸涂金屬電極鋁，電池電流從透明導電薄膜和電極鋁引出。玻璃襯底非晶硅太陽能電池的典型結構如圖所示。 多晶硅的價格是冶煉級硅的60倍，而單晶硅的價格是冶煉級硅的2000倍。若能以冶煉級硅來制備太陽能電池，就能大大降低成本。可是，冶煉級硅的雜質含量太高，影響制成的太陽能電池的轉換效率。若能設法將冶煉級硅用簡單的化學或物理方法提純，并能滿足太陽能電池的要求，這種硅就叫太陽能電池級硅，又叫SOG-Si，太陽能電池級硅材料如果硅材料中的金屬雜質在禁帶中引入允許能級，起復合中心作