太阳能理论知识

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1、光致衰退效应light-induced degradation也称S-W效应。a-Si : H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过，在其内部将产 生缺陷而使薄膜的使用性能下降 ,称为 Steabler-Wronski 效应。对S-W效应的起因，至今仍有不少争议，造成衰退的微观机制也尚无定论，成为迄 今国内外非晶硅材料研究的热门课题。总的看法认为，S-W效应起因于光照导致在带隙中产生了新的悬挂键缺陷态(深能级),这种缺陷态会影响a-Si : H薄膜材料的费米能 级 EF 的位置 ,从而使电子的分布情况发生变化 ,进而一方面引起光学性能的变化 ,另一 方面对电子的复合过程产生影响。这些缺陷态成为电子

2、和空穴的额外复合中心,使得电子的俘获截面增大、寿命下降。在 a-Si: H 薄膜材料中 ,能够稳定存在的是 Si-H 键和与晶体硅类似的 Si-Si 键,这 些键的键能较大 ,不容易被打断。由于 a-S i: H 材料结构上的无序 ,使得一些 Si-Si 键的键长和键角发生变化而使 Si-Si 键处于应变状态。高应变 Si-Si 键的化学势与 H 相当,可以被外界能量打断 ,形成 Si-H 键或重新组成更强的 Si-Si 键。如果断裂的应变 Si-Si键没有重构，则a-Si : H薄膜的悬挂键密度增加。为了更好地理解S-W效应产生 的机理并控制 a-Si: H 薄膜中的悬挂键 ,以期寻找稳定化

3、处理方法和工艺 ,20 多年来, 国内外科学工作者进行了不懈的努力 ,提出了大量的物理模型 ,主要有弱键断裂 (SJT) 模型、“H玻璃”模型、H碰撞模型、Si-H-Si桥键形成模型、“defect pool”模型等，但至 今仍没有形成统一的观点。非晶硅太阳能电池PIN结沉积方法时间:2009-10-27 16:21作者:小编非晶硅太阳能电池PIN结沉积方法强生光电投产第五代非晶硅薄膜电池南通强生光电科 技有限公司近期在上海宣布，中国首家第五代大面积非晶硅薄膜太阳能电池已在强生光电投 产，公司有望在两年半内使光伏发电上网Fffr每度降至0. 65元人民币，使太阳能发电 成本接非晶硅太阳能电池P

4、IN结沉积方法强生光电投产第五代非晶硅薄膜电池 南通强生光电科技有限公司近期在上海宣布，中国首家第五代大面积非晶硅薄膜 太阳能电池已在强生光电投产，公司有望在两年半内使光伏发电上网Fffr每度 降至0.65 元人民币，使太阳能发电成本接近火电厂。晶硅薄膜电池因其沉积均匀度要求高，面积越大，成本越低，但设备及工艺要求 也越高。目前，一般企业只能生产第二、第三代小面积薄膜电池，转换效率较低， 而国际上能够制造第五代薄膜电池设备的企业和生产第五代薄膜电池的工厂屈 指可数。此次，强生光电与美国第三大真空设备制造公司合作，共同研发、改进和制 造了全新技术的薄膜电池核心装备，终于实现第五代薄膜电池生产线在

5、中国的 首次量产。非晶硅薄膜电池,顾名思议, 它是将非晶硅以薄膜的形式沉积在载体上形成的太阳能电池, 其薄膜就是非晶硅太阳能电池,即相对于多晶硅太阳能电池, 不过非晶硅电池非 常薄.非晶硅薄膜电池,包含 PIN 结构, 现在有些电池已经具双结构,或三结构, 即两 层 PIN 结 , 或三层 PIN 结 .下面是非晶硅太阳能电池 PIN 结沉积方法:把硅烷(SiH4)等原料气体导入真空度保持在10lOOOPa的反应室中，由于射频 (RF) 电场的作用,产生辉光放电，原料气体被分解，在玻璃或者不锈钢等衬底上 形成非晶硅薄膜材料。此时如果原料气体中混入硼烷(B2H6)即能生成P型非晶 硅，混入磷烷(

6、PH3)即能生成N型非晶硅。仅仅用变换原料气体的方法就可生成 pin 结，做成电池。为了得到重复性好、性能良好的太阳电池，避免反应室内壁 和电极上残存的杂质掺入到电池中，一般都利用隔离的连续等离子反应制造装 置，即p,i,n各层分别在专用的反应室内沉积。PN 结(PN junction )采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将 P 型半导体与 N 型半导体制作在同一 块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成 空间电荷区称PN结。PN 结具有单向导电性。p是positive的缩写，N是negative的缩写，表明正荷子与负荷 子起作用的特点。一块单晶半导体中 ，一部分掺有受主杂质是 P

7、 型半导体，另一部分掺有施主杂 质是 N 型半导体时 ， P 型半导体和 N 型半导体的交界面附近的过渡区称为 PN 结。 PN结有同质结和异质结两种。用同一种半导体材料制成的PN结叫同质结，由禁 带宽度不同的两种半导体材料制成的 PN结叫异质结。制造PN结的方法有合金法、 扩散法、离子注入法和外延生长法等。制造异质结通常采用外延生长法。P 型半导体( P 指 positive ，带正电的)：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价 元素组成，会在半导体内部形成带正电的 空穴N 型半导体( N 指 negative ，带负电的)：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五 价元素组成，会在半导体内部形成带负电

8、的自由电子。在 P 型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用 下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的 。 N 型半导体中有许多 可动的负电子和固定的正离子。当 P 型和 N 型半导体接触时，在界面附近空穴从 P 型半导体向 N 型半导体扩散，电子从 N 型半导体向 P 型半导体扩散。空穴和电子相 遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布 在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区p型半导体一边的空间电荷是负离子 ， N 型半导体一边的空间电荷是正离子。 正负离子在界面附近产生电场， 这电场阻止载 流子进一步扩散 ，达到平衡。在

9、 pN 结上外加一电压 ，如果 p 型一边接正极 ， N 型一边接负极，电流便从 p 型一边流向 N 型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利 通过。如果 N 型一边接外加电压的正极， p 型一边接负极，则空穴和电子都向远离界 面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是 pN 结的单向导电性。PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大到一定 程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将 pN 结烧 毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。 基本的击穿机构有两种， 即隧道击穿（也 叫齐纳击穿）和 雪崩击穿，前者击穿电压小于

10、 6V，有负的温度系数，后者击穿电压 大于6V，有正的温度系数。PN结加反向电压时，空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。根据 PN 结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波 二极管和开关二极管，利用击穿特性制作稳压二极管和 雪崩二极管；利用高掺杂PN 结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外电压变化效应制作 变容二极管。使半导 体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载 流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管；利用光

11、辐射对PN 结反向电流的调制作用可以制成光电探测器；利用光生伏特效应可制成太阳电池。此 外，利用两个PN结之间的相互作用可以产生放大，振荡等多种电子功能。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心，是现代电子技术的基础。在二级管中广泛应用。PN结的平衡态，是指PN结内的温度均匀、稳定，没有外加电场、外加磁场、光照 和辐射等外界因素的作用 ,宏观上达到稳定的平衡状态 .PN 结的形成在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质 ,分别形成 N 型半导体和 P 型半导 体。此时将在 N 型半导体和 P 型半导体的结合面上形成如下物理过程 :因浓度差多子的扩散运动®由杂质离子形成空间电荷区空间

12、电荷区形成形成内电场J J内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在 P 型半导体和 N 型半导体的 结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为 PN 结。 PN 结的 内电场方向由 N 区指向 P 区。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。 PN 结形成的过程可参阅图 01.06 。图 01.06 PN 结的形成过程（动画 1-3 ）如打不开点这儿（压缩后的）PN 结的单向导电性PN 结具有单向导电性，若外加电压使电流从 P 区流到 N 区， PN 结呈低阻性， 所以电流大；反之是高阻性，电流小。如果外加电压使：PN 结 P 区的

13、电位高于 N 区的电位称为加正向电压，简称正偏；PN 结 P 区的电位低于 N 区的电位称为加反向电压，简称反偏。（1） PN 结加正向电压时的导电情况PN 结加正向电压时的导电情况如图 01.07 所示。外加的正向电压有一部分降落在 PN 结区，方向与 PN 结内电场方向相反，削弱 了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大 于漂移电流，可忽略漂移电流的影响， PN 结呈现低阻性。图 01.07 PN 结加正向电压时的导电情况 （动画 1-4）, 如打不开点这儿（压缩后的）（2） PN 结加反向电压时的导电情况PN 结加反向电压时的导电情况如图 01.08 所

14、示。 外加的反向电压有一部分降落在 PN 结区，方向与 PN 结内电场方向相同，加强 了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时 PN 结区的 少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流， PN 结呈现高 阻性。在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移 电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。PN 结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流； PN 结加反向电压 时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论： PN 结具有单向导 电性。图 01.08 PN 结加反向电压时

15、的导电情况 （动画 1-5）, 如打不开点这儿（压缩后的）PN 结的电容效应PN结具有一定的电容效应，它由两方面的因素决定。一是 势垒电容CB，二是 扩散电容CD。(1) 势垒电容 CB势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使 PN 结上压降发生变 化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变， 这相当 PN 结中存储的电荷量也随之变化， 犹如电容的充放电。势垒电容的示意图见图 01.09 。图 01.09 势垒电容示意图(2) 扩散电容 CD扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时， 由 N 区扩散到 P 区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚

16、扩散过 来的电子就堆积在 P 区内紧靠 PN 结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。 反之，由 P 区扩散到 N 区的空穴，在 N 区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。扩散 电容的示意图如图 01.10 所示。当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以 PN 结两 侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散 电容均是非线性电容。编辑本段PN 结的击穿特性：当反向电压增大到一定值时， PN 结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增 加，这种现象称为 PN 结的击穿，反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电 压，如上图所示， PN 结的反向击

17、穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。1、雪崩击穿阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时， 其动能 足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子空穴对新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子 空穴对，如此连锁 反应，使阻挡层中的载流子数量急剧增加，象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的 PN 结中，阻挡层宽，碰 撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。2、齐纳击穿当PN结两边掺杂浓度很高时，阻挡层很薄，不易产生碰撞电离，但当加不大的 反向电压时，阻挡层中的电场很强，足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来，产生新的自由电子 空穴对，这个过

18、程 称为场致激发。一般击穿电压在 6V 以下是齐纳击穿，在 6V 以上是雪崩击穿。3、击穿电压的温度特性温度升高后，晶格振动加剧，致使载流子运动的平 均自由路程缩短，碰撞前动 能减小，必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数，但温度升高，共价 键中的价电子能量状态高， 从而齐纳击穿电压随温度升高而降低， 具有负的温度系数 6V 左右两种击穿将会同时发生，击穿电压的温度系数趋于零。4、稳压二极管PN 结一旦击穿后，尽管反向电流急剧变化，但其端电压几 乎不变(近似为 V(BR) ，只要限制它的反向电流， PN 结 就不会烧坏，利用这一特性可制成稳压二极 管，其电路符号及伏安特性如上图所示：

19、其主要参数有： VZ 、 Izmin 、 Iz 、 Izmax电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数，但温度升高，共价键中的价电子能量 状态高，从而齐纳击穿电压随温度升高而降 低，具有负的温度系数。 6V 左右两种击 穿将会同时发生，击穿电压的温度系数趋于零。编辑本段PN 结的电容特性：PN 结除具有非线性电阻特性外，还具有非线性电容特性，主要有势垒电容和扩 散电容。1、势垒电容势垒区类似平板电容器，其交界两侧存储着数值相等极性相反的离子电荷，电荷 量随外加电压而变化，称为势垒电容，用 CT 表示。CT = - dQ/dVPN 结有突变结和缓变结，现考虑突变结情况（缓变结参见晶体管原 理）， P

20、N 结相当于平板电容器， 虽然外加电场会使势垒区变宽或变窄 但这个变化比较小可 以忽略，则CT=S/L，已知动态平衡下阻挡层的宽度 L0，代入上式可得：2 cN田齟/幻 KTJJ qhMd上置中.Vk=V9-V将V谡取戌兌Ell得Ct=Ct () ! J 71%CT 不是恒值，而是随 V 而变化，利用该特性可制作变容二极管。2、 扩散电容多子在扩散过程中越过 PN 结成为另一方的少子， 当 PN 结处于 平衡状态（无 外加电压）时的少子称为平衡少子 可以认为阻挡层以外的区域内平衡少子浓度各处 是一样的，当PN结处于正向偏置时，N区的多子自由电子扩散到 P区成为P区的 非平衡少子，由于浓度差异还

21、会向 P 区深处扩散，距交界面越远，非平衡少子浓度 越低，其分布曲线见 PN 结的伏 安特性。当外加正向电压增大时，浓度分布曲线上 移，两边 非平 衡少子浓度增加即电荷量增加，为了维持电中性，中性区内的非平衡 多子浓度也相应增加，这就是说，当外加电压增加时， P 区和 N 区各自存储的空穴和 自由电子电荷量也增加，这种效应相当于在 PN 结上并联一个电容，由于它是载流子 扩散引起的，故称之为扩散电容 CD，由半导体物理推导得 CD=（ I + Is）Tp/VT推 导过程参见晶体管原理。当外加反向电压时 I = Is ， CD 趋于零。3、PN 结电容PN结的总电容Cj为CT和CD两者之和Cj

22、= CT+CD，外加正向电 压CD很 大，Cj以扩散电容为主（几十pF到几千pF），外加反向电压CD趋于零，Cj以 势垒电容为主（几 pF 到几十 pF 到）。4、变容二极管PN 结反偏时，反向电流很小，近似开路，因此是一个主要由势垒电容构成的较 理想的电容器件， 且其增量电容值随外加电压而变化 利用该特性可制作变容二极管， 变容二极管在非线性电路中应用较广泛， 如压控振荡器、频率调制等。扩展阅读：1. PN 结工作原理2. PN 结及半导体基础知识3. 晶体管原理与设计（第二版） 陈星弼,张庆中 编著p-i-n 光电二极管p-i-n 光电二极管 , p-i-n Photo-Diode （pi

23、n-PD ）:pin光电二极管结构示意图这是一种灵敏度比一般p-n结光（电）二极管（PD）要高的光检测二极管，它是针对一 般PD的不足、在结构上加以改进而得到的一种 光电二极管（ 1 ）基本结构：因为PD的主要有源区是势垒区，所以展宽势垒区即可提高灵敏度。p-i-n结光电 二极管实际上也就是人为地把 p-n结的势垒区宽度加以扩展，即采用较宽的本征半导 体（i）层来取代势垒区，而成为了 p-i-n结（见图示）。p-i-n 结光电二极管的有效作用区主要就是存在有电场的 i 型层（势垒区），则产 生光生载流子的有效区域增大了，扩散的影响减弱了，并且结电容也大大减小了，所 以其光检测的灵敏度和响应速度

24、都得到了很大的提高。（ 2 ）基本设计考虑：p-i-n 结光电二极管中 i 型层的厚度 d 是一个重要的结构参量， 从提高响应速度和 灵敏度来看，要求d应该大一些；但是若d过大，则光生载流子在i层中漂移（速度 为vd）的时间（d / vd ）将增长，这反而不利，因此可根据 d / vd =调制信号周期T 的一半来选取，即有 d = vd T / 2。另外，为了减小表面半导体层对光的吸收作用，应该采用禁带宽度较大的窗口材 料（例如在 GaInAs 体系中采用 InP 作为光照区，见图示） 。（ 3） p-i-n 雪崩倍增光电二极管：在p-i-n结光电二极管的基础上，如果再加上较大的反向电压（达到

25、 雪崩击 穿的程度），则还可把较少数量的 光生载流子通过倍增效应而增加，即放大吸收光的 信号，这可进一步增大光检测的灵敏度，同时较大反向电压的作用也可进一步提高其 响应速度。这就是雪崩光电二极管（APD ）。现在APD已经是光通信技术中用来接收微弱光信号的一种基本器件。標題:半導體的直接能隙與間接能隙逾1:liyin945（研究所）張貼:2008-08-27 13:45:29:地點 台灣台北提問者狀態：大學化學背景碩士班生物藥學系最近因研跨領域需要 在研讀光電半導體相關知識如PVCDROM的網頁簡單之光電效應原理能理解，但是在動量上遇到了瓶頸，女口：Q:動量在電子轉移過程中的物理意義是什麼？Q

26、0能階本身就是不連續的是動量相同的能階間轉換才為直接能隙麼？Q1:如何得知材料性質為直接或間接能隙呢？Q2:為何動量要能對應到才有利於電子電洞復和？Q3.動量在光電效應裡扮演的角色是?那動量在光激發時也有影響嗎？以下是我問題的圖示-半導體的材料可分為直接能隙材料與間 接能隙材料兩種、其實際能帶結構如 圖所示E.(b)(b)為間力解帶之 體導帶對的最因分最高此(a).直接能隙半導體能帶分佈；其傳 導帶之最低點與價電帶之最高點相 對，因此電子射入p型半導體後與電洞 復合機率較高，並且以發射光的形式 將能量釋放岀來，此種半導體材料即 稱為直接能隙材料,又稱為光電半導 體材料由電子欲 電洞復合 經過動

27、量 地降低了 並且以熱 能量釋放這篇文章被編輯過：liyin945 在 2008-08-27 14:32:13 2:Hydrogen Dioxide (研究所)張貼:2008-08-29 16:53:59:地點 台灣高雄 回應上一篇Q：動量在電子轉移過程中的物理意義是什麼?你說的電子轉移那是蛇意思呢?電子在半導體中可以分成價帶 covalence 電子以及導電帶conduction 的電子你可以先想一下 電子轉移是哪個轉成哪個?而動量是質量和速度的product只是在半導體中我們用的是波數(k)和折合普朗克長數-h來表示Q0能階本身就是不連續的是動量相同的能階間轉換才為直接能隙麼?Q1：如何得

28、知材料性質為直接或間接能隙呢？Q2:為何動量要能對應到才有利於電子電洞復和？因為電子的能量與動量有關詳細說，就是p=hk = h2k2/2m=H=E, k如果對應到則不就是對應了允 許的E值嗎電子+電洞f 光子(Y )energyconservation!Q3.動量在光電效應裡扮演的角色是?那動量在光激發時也有影響嗎？ 半導體會跟光電效應有關嗎?直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。 电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。形成半满能 带不只需要吸收能量，还要

29、改变动量。间接带隙半导体材料导带最小值（导带底）和满带最大值在 k 空间中不同位置。电子在 k 状态时的动量是（h/2pi） k, k不同，动量就不同，从一个状态到另一个必须改变动量。单晶硅的密度是多少？密度2.32-2.34克/立方厘米罗茨真空泵工作原理晨怡热管 0:49:44 日期:2005-4-29 0:00:21 来源:原创 查看:大 中 小 作者：未知 热度 罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨 鼓风机演变而来的。根据罗茨真空泵工作范围的不同，又分为直排 大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空 多级罗茨泵。一般来说，罗茨泵具有以下特点： 在较

30、宽的压强范围内有较大的抽速； 起动快，能立即工作； 对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感； 转子不必润滑，泵腔内无油； 振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀； 驱动功率小，机械摩擦损失小； 结构紧凑，占地面积小； 运转维护费用低。因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到 广泛的应用。罗茨泵的工作原理：罗茨泵的结构如图所示。在泵腔内，二个“8”字形的转子相互垂直 地安装在一对平行轴上，由传动比为1 的一对齿轮带动作彼此反向 的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定 的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空 泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵

31、需要前级泵。罗茨泵的极限 真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真 空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽 气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间 v 内，再经排气口排出。0由于吸气后v空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和0膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘， v 空间与排气侧相通时，由0于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间 v 中去，使气0体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。如图为罗茨泵转子由 0转到180的抽气过程。在0位置时（图中a），下转子从泵入口封入v体积的气体。当转

32、到45。位置时（图0中b）,该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一部分气 体返冲过来。当转到90位置时（图中c）,下转子封入的气体， 连同返冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v体 0 积的气体。当转子继续转到135。时（图中d），上转子封入的气体 与排气口相通，重复上述过程。180（图e）位置和0位置是一 样的。转子主轴旋转一周共排出四个 v 体积的气体。0责任编辑：banye参与评论最佳答案罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨鼓风机演变而来的。根据 罗茨真空泵工作范围的不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵（又称机械增 压泵）和高真空多级罗

33、茨泵。一般来说，罗茨泵具有以下特点：在较宽的压强范围内有较大的抽速；起动快，能立即工作；对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；转子不必润滑，泵腔内无油；振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；驱动功率小，机械摩擦损失小；结构紧凑，占地面积小；运转维护费用低。因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。罗茨泵的工作原理：罗茨泵的结构如图所示。图见：http:/china-在泵腔内，有二个“8字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿 轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙， 可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种

34、无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真 空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的 极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子 与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在 泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由 于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转 子继续转动时，气体排出泵外。如图为罗茨泵转子由0转到180啲抽气过程。在0位置时（图中a）

35、,下转子从泵入口封 入v0体积的气体。当转到45位置时（图中b）,该腔与排气口相通。由于排气侧压强较 高，引起一部分气体返冲过来。当转到90。位置时（图中c）,下转子封入的气体，连同返 冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135。 时（图中d）,上转子封入的气体与排气口相通，重复上述过程。180。（图e）位置和0 位置是一样的。转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体。间接带隙半导体（ indirectbandgapsemiconductor）指Ge、Si和部分III-V族化合物半导体，价带顶位于K空间原点，而导带底并不在K空间的 原点。因此，间接带隙

36、半导体中电子不仅吸收光子还与晶格交换能量，发生非直接跃迁。伴 随发射或吸收适当的声子，电子的波矢K可以改变。GaP是间接带隙半导体，其发光也是间 接跃迁产生的。但如果将GaP和GaAs混合制成GaAsl-xPx晶体，则可调节x（0VxV 1）值改 变混合晶体的能带结构，CaAs1-xPx可能成为直接带隙半导体。直接带隙半导体(directbandgapsemiconductor)直接带隙半导体(direc tbandgapsemiconduc tor) 直接带隙半导带中导带极小值和价带极大值相应于相同的波矢K0,这种半导体在本征吸收过程中，产生电子的直接跃迁， 跃迁过程中，除能量守恒外，还遵循

37、动量守恒，跃迁前后，波矢K不变。能量大于禁带宽度Eg的光子均能被吸收而形成一 个连续吸收带。111-V族的GaAs、InSb等及W-W族化合物半导体均属直接带隙半导体。辉光放电科技名词定义中文名称：辉光放电英文名称：glow discharge定义 1： 低压气体中显示出辉光的放电现象。所属学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科）定义 2：在低气压下的一种气体放电，放电电流密度较低，放电区域呈现辉光所属学科：电力（一级学科）；高电压技术（二级学科）本内容由 全国科学技术名词审定委员会审定公布目录隐藏物理原理放电阶段发展历史应用领域编辑本段物理原理glow discharge低压气体中

38、显示辉光的气体放电（空气中的电子大概在1000对/cm3,由于高压放电现象在低气压状态 下会产生辉光现象）现象，即是稀薄气体中的自激导电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时， 稀薄气体中的残余 正离子在电场中加速，有足够的动能轰击 阴极，产生二次电子，经 簇射过程产生更多的带电粒子，使气体 导电。辉光放电的特征是 电流强度较小（约几 毫安）,温度不高，故电管内有特殊的亮区和 暗区，呈现瑰丽的发光现象。編辑本段放电阶段辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段， 放电的整个通道由不同亮度的区间组成，即由阴极表面开始，依次为：阿斯通暗

39、区；阴极光层；阴极暗区（克鲁克斯暗区）；负辉光区；法拉第暗区；正柱区；阳极暗区；阳极光层。其中 以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。这些光区是空间电离过程及电荷分布所造 成的结果，与气体类别、气体压力、电极材料等因素有关，这些都可以从放电理论上 作出解释。辉光放电时，在两个电极附近聚集了较多的异号空间电荷，因而形成明显 的电位降落，分别称为阴极压降和阳极压降。阴极压降又是电极间电位降落的主要成 分，在正常辉光放电时，两极间的电压不随电流变化，即具有稳压的特性。辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动， 并堆积在两极附近形成空间电荷区1。因正离子的漂移速度远小于电

40、子，故正离子空 间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴 极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电 压不随电流变化。在阴极附近，二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分 子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区，电子已获得足够 的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电 子到达该区的动能以及气体的 压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去 动能）。编辑本段发展历史18311835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。1858年J普吕克尔在

41、1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒 子辐射和原子物理研究的先躯。编辑本段应用领域辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如 霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电 的稳压效应（如氖稳压管） 。 利用它的发光效应（如霓虹灯）和正常辉光放电的稳压 特性（如氖稳压管 ）。利用辉光放电的正柱区产生激光的特性，制做氦氖激光器。低压气体放电的一种类型，在发射光谱分析中用作气体分析和难激发元素分析的 激发光源。在玻璃管两端各接一平板电极，充入 惰性气体，加数百伏直流电压，管内 便产生辉光放电，其电流为10-410-2A。放电形式与气体性质、压力、放电管尺寸、 电极材料、形状和距离有关。参考资

42、料1.辉光放电htt p:/www.souezu.c n/ltem/49467.aspx扩展阅读：1.高压放电词典开放分类：物理,电子,电力,大气科学,大气物理学我来完善“辉光放电”相关词条：弧光放电火花放电辉光放电（ glow discharge）辉光放电是稀薄气体中的自激导电现象。其物理机制是：放电管两极的电压加大到一定值时 稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极，产生二次电子，经簇 射过程形成大量带电粒子，使气体导电。辉光放电的特点是电流密度小，温度不高，放电管 内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的颜色也不同。正常辉光放电时，放电管极间电压 不随电流变化。辉光放电

43、的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可 制成稳压管（如氖稳压管）。气体在低气压状态下的一种自持放电。对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压 力处于10.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发生碰撞电离和光电离，此时放电 管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因气体而异，故称辉光放电。辉光放电与暗放电 和电弧放电共同组成可连续变化的 3 种基本放电形式。18311835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。1858 年J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒子辐射和原 子物理研究的先躯。辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两

44、个过渡阶段，放电的整个通道由不同亮度的区间组 成，即由阴极表面开始，依次为：阿斯通暗区；阴极光层；阴极暗区（克鲁克斯暗区）； 负辉光区；法拉第暗区；正柱区阳极暗区;阳极光层。其中以负辉光区、法拉第 暗区和正柱区为主体。这些光区是空间电离过程及电荷分布所造成的结果，与气体类别、气 体压力、电极材料等因素有关，这些都可以从放电理论上作出解释。辉光放电时，在两个电 极附近聚集了较多的异号空间电荷，因而形成明显的电位降落，分别称为阴极压降和阳极压 降。阴极压降又是电极间电位降落的主要成分，在正常辉光放电时，两极间的电压不随电流 变化，即具有稳压的特性。辉光放电的主要应用是：利用它的发光效应（如霓虹灯）和正常辉光放电的稳压特性（如氖稳压管）。利用辉光放电的正柱区产生激光的特性，制做氦氖激光器。