半(bàn)導(dǎo)體的能帶(dài)結構如圖(tú)4.2-23所(suǒ)示，下麵是已被價電(diàn)子(zǐ)占滿(mǎn)的允帶，中間(jiān)為(wéi)禁(jīn)帶，上麵(miàn)是空(kōng)帶。因此，在(zài)外電(diàn)場(cháng)作(zuò)用下不能導(dǎo)電(diàn)，但(dàn)是這(zhè)是零(líng)度時的情(qíng)況。當(dāng)外(wài)界條(tiáo)件(jiàn)發(fā)生變化(huà)時，例(lì)如溫(wēn)度升高和有光(guāng)照(zhào)射時，滿帶(dài)中(zhōng)有(yǒu)少量(liáng)電子有可能(néng)被(bèi)激(jī)發(fā)到上麵的(dí)空(kōng)帶(dài)中去(qù)，在(zài)外電場作(zuò)用下，這些電子將參(cān)與(yǔ)導電。同(tóng)時，滿帶中由(yóu)於少(shǎo)了一些(xiē)電子，在滿(mǎn)帶頂部(bù)附(fù)近(jìn)出現了一(yī)些(xiē)空的量子(zǐ)狀態，滿帶變成了部(bù)分占滿的(dí)能帶(dài)，在外電(diàn)場的作用下，仍留(liú)在(zài)滿帶中的電(diàn)子也能夠(gòu)起導(dǎo)電作用。滿(mǎn)帶(dài)電(diàn)子的這種導(dǎo)電作用等效於(yú)把這些(xiē)空的(dí)量(liáng)子(zǐ)狀(zhuàng)態看(kàn)作帶正電(diàn)荷(hé)的準(zhǔn)粒(lì)子(zǐ)的導電作用，常稱這些(xiē)空(kōng)的量(liáng)子狀態為空(kōng)穴(xué)。所(suǒ)以在半導體(tǐ)中(zhōng)導(dǎo)帶(dài)的(dí)電(diàn)子和(hé)價帶的(dí)空(kōng)穴(xué)均參與導電，這是與(yǔ)金屬導(dǎo)體(tǐ)的大差(chà)別(bié)。因(yīn)為(wéi)半導(dǎo)體(tǐ)的(dí)禁(jīn)帶(dài)寬度比較(jiào)小，數(shù)量級在1eV左(zuǒ)右(yòu)，在通(tōng)常溫度(dù)下(xià)已有不少電子被激發到導(dǎo)帶中去，所以(yǐ)具有一定的(dí)導電能力(lì)。因(yīn)此，半導體的導電(diàn)性受(shòu)環境的(dí)影響(xiǎng)很(hěn)大(dà)，產生了一(yī)些半導(dǎo)體敏(mǐn)感(gǎn)效(xiào)應。

　　半(bàn)導(dǎo)體陶瓷(cí)，簡稱半導瓷，是(shì)重(zhòng)要的一類(lèi)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)材料(liào)其景(jǐng)電能(néng)力介(jiè)於金屬(shǔ)與(yǔ)絕(jué)緣體之間(jiān)。半(bàn)導(dǎo)體陶瓷(cí)絕(jué)大都(dū)分由備種(zhǒng)金屬氧(yǎng)化(huà)物(wù)組成(chéng)，由於這些金屬(shǔ)氧化(huà)物(wù)多(duō)數具(jù)有比(bǐ)較的禁(jīn)帶(dài)(通(tōng)常Eg>3eV)，故(gù)常(cháng)溫下它(tā)們都是絕緣(yuán)體(tǐ)，要(yào)使它們成為(wéi)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)，需在(zài)禁(jīn)帶中(zhōng)形成淺的施主(zhǔ)能(néng)級(jí)或受(shòu)主能(néng)級，淺的施主(zhǔ)能級或(huò)淺的受主能(néng)級(jí)所(suǒ)束縛的(dí)載流子(zǐ)，在(zài)蜜溫(wēn)下由於(yú)熱激(jī)發的作(zuò)用被激發到(dào)導帶或(huò)價帶(dài)，提(tí)高了陶(táo)瓷材(cái)料(liào)的載(zǎi)流子(zǐ)濃度(dù)，從而(ér)形成(chéng)半(bàn)導體陶瓷材料(liào)，這個(gè)過(guò)程叫(jiào)做(zuò)華導化過程。

　　金屬氧化物(wù)的半(bàn)導(dǎo)化(huà)途徑有(yǒu)：①配料時(shí)摻入的(dí)外加成全(quán)，路(lù)電牙原將不(bù)純質(zhì)量人的雜質(zhì)，在其(qí)禁製(zhì)內(nèi)無城(chéng)我(wǒ)的能主(zhǔ)雜(zá)質(zhì)能級或受主質(zhì)能(néng)級(jí)
；②由(yóu)於(yú)半導(dǎo)體(tǐ)陶瓷材料(liào)組(zǔ)分寫嚴格的(dí)化(huà)學計(jì)量(liáng)比(bǐ)相偏(piān)如金屬原子(zǐ)或氧原(yuán)子(zǐ)缺(quē)位，填隙原(yuán)子等(děng)，可在(zài)禁帶(dài)內(nèi)生成主(zhǔ)缺(quē)陷(xiàn)能級(jí)或受主缺陷能(néng)級。因此，在(zài)半(bàn)導體(tǐ)瓷(cí)的製(zhì)備(bèi)過程中(zhōng)，通過控(kòng)製(zhì)化學(xué)計(jì)量比(bǐ)的(dí)偏離程(chéng)度(dù)可以控(kòng)製半(bàn)導(dǎo)化。例(lì)如在(zài)氧氣中(zhōng)燒(shāo)結(jié)可以(yǐ)造成氧過剩，而(ér)在氮(dàn)氣或氫氣中(zhōng)燒結(jié)可以(yǐ)產(chǎn)生氧不(bù)足(zú)，所(suǒ)以(yǐ)，改(gǎi)變燒結氣(qì)氛就可(kě)以(yǐ)改變(biàn)光(guāng)導(dǎo)體陶(táo)瓷(cí)材料的(dí)化(huà)學(xué)計(jì)量(liáng)比偏(piān)離程(chéng)度，得到不同導(dǎo)計量(liáng)比的(dí)偏離程(chéng)度(dù)還與(yǔ)燒經語器的(dí)譽導體陶(táo)瓷。此外(wài)，化學(xué)計量比偏離程度，保溫時間(jiān)，冷卻速(sù)率等工藝因素有(yǒu)關(guān)。

　　半(bàn)導體(tǐ)陶瓷與其它(tā)電子陶瓷(cí)相(xiāng)比，具(jù)有兩個*：

　　①一般電(diàn)子(zǐ)陶(táo)瓷(cí)的晶粒(lì)電阻(zǔ)率與宏(hóng)觀(guān)電阻(zǔ)率接近，在(zài)10¹⁰Ω·cm以上(shàng)，而半(bàn)導體陶瓷(cí)的晶粒電(diàn)阻(zǔ)率(shuài)與(yǔ)宏觀(guān)電阻(zǔ)率並不(bù)一致，半導體(tǐ)陶瓷(cí)的(dí)晶粒(lì)電阻率比(bǐ)其它(tā)電子陶瓷要低得(dé)多(duō)，如(rú)邊(biān)界層(céng)電(diàn)容(róng)器的SrTiO₃，半(bàn)導(dǎo)體陶瓷(cí)其宏觀電(diàn)阻率高達(dá)10¹¹~10¹²Ω·cm，而晶(jīng)粒(lì)電阻率(shuài)低達10^-1Ω·m。造(zào)成這種現(xiàn)象的(dí)原因是晶(jīng)粒(lì)之間存在(zài)高絕(jué)緣(yuán)的晶(jīng)界層(céng)，這(zhè)種(zhǒng)夾層結構相當於(yú)減(jiǎn)少(shǎo)了(liǎo)介質(zhì)的有效(xiào)厚度(dù)，也是使(shǐ)材料(liào)具(jù)有(yǒu)高表觀介電係數(shù)的主(zhǔ)要(yào)根源。②由於半(bàn)導體陶(táo)瓷大多是多(duō)晶多相(xiāng)結(jié)構(gòu)，主(zhǔ)晶相(xiāng)一(yī)般為半導體，而(ér)晶(jīng)界(jiè)相(xiāng)可以(yǐ)是(shì)絕緣(yuán)體(tǐ)或半導體，在晶粒邊(biān)界(jiè)處由於(yú)電(diàn)子態(tài)的不同(tóng)而(ér)形成(chéng)空(kōng)間(jiān)電荷層造成(chéng)能(néng)帶彎曲(qū)，使半導體陶瓷(cí)晶(jīng)粒(lì)的(dí)邊界(jiè)多(duō)數(shù)存(cún)在(zài)一定(dìng)的(dí)界(jiè)麵(miàn)勢(shì)壘(lěi)。這種(zhǒng)界麵勢壘(lěi)的性(xìng)質(zhì)，可以(yǐ)通過改(gǎi)變組分，工(gōng)藝條件進行(háng)適當的(dí)控(kòng)製。在外加電壓作用下，半導體(tǐ)陶瓷(cí)中的載流(liú)子(zǐ)越(yuè)過界(jiè)麵勢(shì)壘而導電，其導電(diàn)率(shuài)不但與(yǔ)界麵(miàn)勢壘(lěi)有關，而且與(yǔ)工作(zuò)時(shí)的光(guāng)照，溫度(dù)，濕度(dù)，氣氛等環境條件(jiàn)有(yǒu)關，如(rú)果(guǒ)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)陶瓷對某一(yī)環境(jìng)條件(jiàn)或(huò)物(wù)理量特別(bié)靈敏(mǐn)，即可製成相應的半(bàn)導體(tǐ)陶瓷敏(mǐn)感器件(jiàn)。

　　主要的(dí)半(bàn)導體(tǐ)陶(táo)瓷(cí)有(yǒu)：熱敏陶(táo)瓷(cí)，電壓敏陶(táo)瓷，氣敏陶(táo)瓷(cí)，濕(shī)敏(mǐn)陶(táo)瓷(cí)，光敏陶(táo)瓷(cí)，邊(biān)界層(céng)電容器半導(dǎo)體(tǐ)陶(táo)瓷(cí)。

圖4.2-23半導(dǎo)體能(néng)帶(dài)填充情況示意(yì)圖