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线型感温火灾探测器结构改进研究

来源: 发布时间:2022-03-21 867 次浏览

 线型感温火灾探测器能带结构原子中任一电子所在的能级都因电子的共有化运动分裂成能带。这些被电子占据的能带称为允带,而能带间区域是不允许电子存在的,称为禁带。与孤立原子相同,在晶体中,电子的能量状态也必须遵守能量更低原理和泡利不相容原理,即电子总是先占据内层允带,依次类推。电子占满的允带称为满带,最外层的电子即为价电子。而晶体最外层电子壳层分裂形成的能带即是价带。

根据泡利不相容原理,即每个能级只能容纳自旋方向相反的两个电子。在外加电场作用下,这两个电子的作用力方向也相反,故不存在沿电场方向的净电流,因此满带是不导电的。如果原子外层没有被电子完全占据,就能导电。典型的是金属,其价带有多余的电子。外层电子受原子核的束缚力小,成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。

本征半导体典型半导体材料包括硅( Si)、锗(Ge)。当半导体材料中无杂质时,称其为纯净半导体或本征半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.999 999 9%,常称为“9个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。硅和锗其原子的序数是14,原子核外有14个电子,最外层有4个电子,称为价电子,带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体,称为惯性核。惯性核带有4个单位正电荷,最外层有4个价电子带有4个单位负电荷,因此,整个原子为电中性。

 在本征半导体的晶体结构中,每一个原子与相邻的4个原子结合。每一个原子的价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。这对价电子是每两个相邻原子共有的,它们把相邻原子结合在一起,构成所谓共价键的结构。一般来说,共价键中的价电子不完全像绝缘体中价电子所受束缚那样强,如果能从外界获得一定的能量(如光照、升温、电磁场激发等),一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子,这种物理现象称为本征激发,价电子受激发挣脱原子核的束缚成为自由电子的同时,在共价键中便留下了一个空位置,称“空穴”。

 当空穴出现时,线型感温火灾探测器相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来,使该价电子原来所在共价键中出现一个新的空穴,这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补,再出现新的空穴。价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相当于带.

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