半導體的能帶結構如圖4.2-23所示，下面是已被價(jià)電子占滿(mǎn)的允帶，中間為禁帶，上面是空帶。因此，在外電場(chǎng)作用下不能導電，但是這是零度時(shí)的情況。當外界條件發(fā)生變化時(shí)，例如溫度升高和有光照射時(shí)，滿(mǎn)帶中有少量電子有可能被激發(fā)到上面的空帶中去，在外電場(chǎng)作用下，這些電子將參與導電。同時(shí)，滿(mǎn)帶中由于少了一些電子，在滿(mǎn)帶頂部附近出現了一些空的量子狀態(tài)，滿(mǎn)帶變成了部分占滿(mǎn)的能帶，在外電場(chǎng)的作用下，仍留在滿(mǎn)帶中的電子也能夠起導電作用。滿(mǎn)帶電子的這種導電作用等效于把這些空的量子狀態(tài)看作帶正電荷的準粒子的導電作用，常稱(chēng)這些空的量子狀態(tài)為空穴。所以在半導體中導帶的電子和價(jià)帶的空穴均參與導電，這是與金屬導體的大差別。因為半導體的禁帶寬度比較小，數量級在1eV左右，在通常溫度下已有不少電子被激發(fā)到導帶中去，所以具有一定的導電能力。因此，半導體的導電性受環(huán)境的影響很大，產(chǎn)生了一些半導體敏感效應。

　　半導體陶瓷，簡(jiǎn)稱(chēng)半導瓷，是重要的一類(lèi)半導體材料其景電能力介于金屬與絕緣體之間。半導體陶瓷絕大都分由備種金屬氧化物組成，由于這些金屬氧化物多數具有比較的禁帶(通常Eg>3eV)，故常溫下它們都是絕緣體，要使它們成為半導體，需在禁帶中形成淺的施主能級或受主能級，淺的施主能級或淺的受主能級所束縛的載流子，在蜜溫下由于熱激發(fā)的作用被激發(fā)到導帶或價(jià)帶，提高了陶瓷材料的載流子濃度，從而形成半導體陶瓷材料，這個(gè)過(guò)程叫做華導化過(guò)程。

　　金屬氧化物的半導化途徑有：①配料時(shí)摻入的外加成全、路電牙原將不純質(zhì)量人的雜質(zhì)，在其禁制內無(wú)城我的能主雜質(zhì)能級或受主質(zhì)能級；②由于半導體陶瓷材料組分寫(xiě)嚴格的化學(xué)計量比相偏如金屬原子或氧原子缺位、填隙原子等，可在禁帶內生成主缺陷能級或受主缺陷能級。因此，在半導體瓷的制備過(guò)程中，通過(guò)控制化學(xué)計量比的偏離程度可以控制半導化。例如在氧氣中燒結可以造成氧過(guò)剩，而在氮氣或氫氣中燒結可以產(chǎn)生氧不足，所以，改變燒結氣氛就可以改變光導體陶瓷材料的化學(xué)計量比偏離程度，得到不同導計量比的偏離程度還與燒經(jīng)語(yǔ)器的譽(yù)導體陶瓷。此外，化學(xué)計量比偏離程度、保溫時(shí)間、冷卻速率等工藝因素有關(guān)。

　　半導體陶瓷與其它電子陶瓷相比，具有兩個(gè)*：

　?、僖话汶娮犹沾傻木Яｋ娮杪逝c宏觀(guān)電阻率接近，在10¹⁰Ω·cm以上，而半導體陶瓷的晶粒電阻率與宏觀(guān)電阻率并不一致，半導體陶瓷的晶粒電阻率比其它電子陶瓷要低得多，如邊界層電容器的SrTiO₃，半導體陶瓷其宏觀(guān)電阻率高達10¹¹~10¹²Ω·cm，而晶粒電阻率低達10^-1Ω·m。造成這種現象的原因是晶粒之間存在高絕緣的晶界層，這種夾層結構相當于減少了介質(zhì)的有效厚度，也是使材料具有高表觀(guān)介電系數的主要根源。②由于半導體陶瓷大多是多晶多相結構，主晶相一般為半導體，而晶界相可以是絕緣體或半導體，在晶粒邊界處由于電子態(tài)的不同而形成空間電荷層造成能帶彎曲，使半導體陶瓷晶粒的邊界多數存在一定的界面勢壘。這種界面勢壘的性質(zhì)，可以通過(guò)改變組分、工藝條件進(jìn)行適當的控制。在外加電壓作用下，半導體陶瓷中的載流子越過(guò)界面勢壘而導電，其導電率不但與界面勢壘有關(guān)，而且與工作時(shí)的光照、溫度、濕度、氣氛等環(huán)境條件有關(guān)，如果半導體陶瓷對某一環(huán)境條件或物理量特別靈敏，即可制成相應的半導體陶瓷敏感器件。

　　主要的半導體陶瓷有：熱敏陶瓷、電壓敏陶瓷、氣敏陶瓷、濕敏陶瓷、光敏陶瓷、邊界層電容器半導體陶瓷。

圖4.2-23半導體能帶填充情況示意圖