半导体的欧姆接触(2012-03-30 15:06:47)转载▼ 标签：杂谈分类：补充大脑 1、欧姆接触 欧姆接触是指这样的接触：一是它不产生明显的附加阻抗；二是不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。 从理论上说，影响金属与半导体形成欧姆接触的主要因素有两个：金属、半导体的功函数和半导体的表面态密度。对于给定的半导体，从功函数对金属－半导体之间接触的影响来看，要形成欧姆接触，对于n型半导体，应该选择功函数小的金属，即满足Wm《Ws，使金属与半导体之间形成n型反阻挡层。而对于p型半导体，应该选择功函数大的金属与半导体形成接触，即满足Wm》Ws，使金属与半导体之间形成p型反阻挡层。但是由于表面态的影响，功函数对欧姆接触形成的影响减弱，对于n型半导体而言，即使Wm《Ws，金属与半导体之间还是不能形成性能良好的欧姆接触。 目前，在生产实际中，主要是利用隧道效应原理在半导体上制造欧姆接触。从功函数角度来考虑，金属与半导体要形成欧姆接触时，对于n型半导体，金属功函数要小于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Ti、In。对于p型半导体，金属功函数要大于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Cu、Ag、Pt、Ni。 2、一些常用物质的的功函数 物质Al Ti Pt In Ni Cu Ag Au 功函数4.3 3.95 5.35 3.7 4.5 4.4 4.4 5.20 3、举例 n型的GaN——先用磁控溅射在表面溅射上Ti/Al/Ti三层金属，然后在卤灯/硅片组成的快速退火装置上进行快速退火：先600摄氏度—后900摄氏度——形成欧姆接触； p型的CdZnTe——磁控溅射仪上用Cu－3％Ag合金靶材在材料表面溅射一层CuAg合金。 欧姆接触[编辑] 欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的 果电流- 这些金属片通过光刻制程布局。低电阻，稳定接触的欧姆接触是影响集成电路性能和稳定性的关键因素。它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。 目录 [隐藏] ? 1 理论 ? 2 实验特性 ? 3 欧姆接触的制备 ? 4 技术角度上重要的接触类型 ? 5 重要性 ? 6 参考资料
触头 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件，主要是其触头来实现的。触头是有触点电器的执行元件，又是电器中最薄弱的环节，其工作的优劣直接影响到电器的性能。 本章就触头在不同工作状态下出现的主要问题，如接触电阻、振动等，进行一定的分析，找出减少其危害的一些实用方法并对触头的一些基本参数作一介绍。 第一节概述 一、触头的分类 触头作为电器的执行机构，是非常重要的部件，它对电器的工作性能、总体结构、尺寸有着决定性的影响。触头的工作性能和质量直接影响到电器可靠性。触头在正常工作情况下经常要受到机械撞击、电弧等的有害作用，很容易损坏，故它又是有触头电器的一个薄弱环节。 触头可按以下方法分类： 1．按触头工作情况可分为有载开闭和无载开闭两种。前者在触头开断或闭合过程中，允许触头中有电流通过，后者在触头开断或闭合过程中，不允许触头中有电流通过，而在闭合后才允许触头中通过电流，如转换开关等。无载开闭触头，由于触头开断时无载，故无电弧产生，对触头的工作十分有利。 2．按开断点数目可分为单断点式和双断点式触头。 3．接触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头。 4．按结构形状可分为指形触头和桥式触头等。 5．按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触3种。 二、触头接触面形式 触头接触面形式分为点接触、线接触和面接触3种，如图14—1所示。 图14—1 触头的接触式 (a)点接触；(b)线接触；(c)面接触。 1．点接触
点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头（如球面对球面，球面对平面）。它用于20 A以下的小电流电器，如继电器的触头，接触器和自动开关的联锁触头等。由于接触面积小，保证其工作可靠性所需的接触互压力也较小。 2．线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生接触的触头（如圆柱对圆柱、圆柱对平面）。其接触面积和接触压力均适中，常用于几十安至几百安电流的中等容量的电器，如接触器、自动开关及高压开关电器的触头。 触头实现电联接，一般采用触头弹簧压紧，压力较小，并考虑到装配检修的方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的形式。在近代高压断路器和低压自动开关中，有的采用多个线接触和点接触并联使用，以减小接触电阻，使得工作可靠，制造检修方便。 3．面接触 面接触头是指两个导体有着较广表面发生接触的触头（如平面对平面）。其接触面积和触头压力均较大，多用于大电流的电器，例如大容量的接触器和断路器的主触头。 为了保证电器可靠工作，对触头有如下要求：工作可靠；有足够的机械强度；长期通过额定电流时，温升不超过规定值；通过短路电流时，有足够的热稳定性和电动稳定性；有足够抵抗外界腐蚀（如氧化、化学气体腐蚀）的能力；寿命长。 三、触头的参数 触头的参数主要有触头的结构尺寸、开距、超程、研距、触头初压力和终压力等。 1．触头的结构尺寸 触头的结构尺寸，主要是根据触头工作时的发热条件确定，同时也要考虑到它的机械强度与工作寿命等条件。 2．触头的开距 触头处于断开位置时，动静触头之间的最小距离S称为触头的开距（或行程），如图14—2所示。触头开距必须保证触头分断电路时能可靠地灭弧，并且有足够的绝缘能力。 从减小电器的尺寸和减小触头闭合时振动的观点出发，在可靠开断电路的原则下，触头开距越小越好。触头开距的大小与开断电流大小、线路电压、线路参数以及灭弧装置等有关。 3．触头的超程 触头的超程是指触头对完全闭合后，如果将静触头移开，动触头在触头弹簧的作用下继续前移的距离厂，如图14—2所示。触头超程是用来保证在触头允许磨损的范围内仍能可靠
接触电阻 接触电阻产生的原因有两个：第一，由于接触面的凹凸不平，金属的实际接触面减小了，这样，当电流流过导体时，使电流线在接触面附近发生了严重的收缩现象，即在接触面附近导体有效的导电截面大大缩小，因而造成电阻的增加，这个电阻称为收缩电阻。第二，接触面在空气中可能迅速形成一层导电性能很差的氧化膜附着于表面，也使电阻增大了，这部分电阻称为膜电阻。因此，接触电阻是由收缩电阻和膜电阻组成。 导体的接触形式大体分为点接触，线接触和面接触，这几种接触形式对接触电阻的影响是不相同的。点接触时对接触电阻的影响主要是收缩电阻大，而面接触时对接触电阻的影响则是膜电阻，线电阻介于两者之间。因而，接触电阻的大小不仅取决于收缩电阻，还有膜电阻的影响。而接触压力对接触电阻的影响是十分重要的，没有足够的压力，只靠加大接触面，并不能使接触电阻有明显的下降。增加接触压力，可以增加接触点的有效接触面积，同时，当接触点的压强超过一定值时，可以使触点的材料产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，增大了金属的接触面，使接触电阻迅速下降，因此，加大接触压力，使收缩电阻和膜电阻都减小，总的接触电阻将减小。 除了以上影响接触电阻的因素以外，还有材料的性质，接触表面的加工情况，触点的密封情况等等都会对接触电阻产生影响。因此，我们在日常维护和排除线路故障的时候，也要充分考虑接触电阻的影响。 我们经常在排除线路故障时会发现由于插头的腐蚀，在插钉表面就会形成一层无机膜或插钉变形，导致插钉的接触电阻增大，发生故障。因此，我们在对插头进行施工或维护时，一定要严格按照维护手册的标准进行。在安装插头时，应该仔细检查插头与插座内的插钉，不能有破损，弯曲，腐蚀等情况，也不要人为的去破坏插头的封严部分，对于特殊区域的插头要采取特殊的防护，比如对插头进行封严等。对于某些工作环境比较恶劣的地方，如发动机本体上的插头，在安装时一定要注意，要对插头进行保险，一些特殊的插头一定要按照标准打好力矩，否则插头在发动机的高频振动下会松脱，有的会使插头内的插钉接触不良，造成跳火，灼伤插钉，使之工作不可靠和缩短使用期限。 接触电阻： 触点有四种工作状态，即：闭合状态、断开过程、断开状态、闭合过程。 在理想情况下，触点闭合时其接触电阻为零；触点断开时接触电阻为无穷大；在闭合过程中接触电阻瞬时由无穷大变为零；在断开过程中接触电阻瞬时由零变为无穷大。但实际上，在闭合状态时耦合触点间有接触电阻存在，若接触电阻太大，就可能导致被控电路压降过大或不通；在断开状态时要求触点间有一定的绝缘电阻，若绝缘电阻不足就可能导致击穿放电，致使被控电路导通；在闭合过程中有触点弹跳现象，可能破坏触点的可靠闭合；在断开过程中可能产生电弧破坏触点可靠断开。 无论使用哪一种接触，导体接触的不连续性会产生一个附加的电阻——称为“接触电阻”。这个电阻比接触器自身的电阻（在没有接触面存在时）要大。这个电阻值将决定连接的质量，因为：接触电阻阻值越高，则接触电阻上的压降越大，因而接触点释放的热量将越多。如果温度上升到一定的极限，接触点就会损坏。温度越高，损坏就越快，这种现象会迅速蔓延。
接触起电(选修3-1第一章：静电场的第一节电荷守恒定律) ★★ ○ （1）接触起电现象 如果把一个带电的金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。 （2）接触起电的原因 电荷的总量保持不变，即电荷守恒。 (1)接触起电是起电一种方式，如果原来的金属小球带负电，即它多余电子，当它与不带电的完全相同的金属小球接触后，带负电的金属小球上的电子会转移到不带电的小球上去，不带电的小球由于得到电子而带上了负电，但负电荷的总量不变，而两个小球又完全相同，故它们会平分电荷。 (2)如果两个物体不完全相同，则较大的物体会分到较多的电荷，较小的物体分到较少的电荷。比如一个带电体接地了，即它与地球平分电荷，由于地球的质量非常大，故地球会得到较多的电荷，即几乎把所有的电荷都给了地球，原来带电的物体就变成几乎不带电的了，这就是接地后我们常说物体不带电的原因。 (3)原来带正电的物体接地，其本质是地球上的电子转移到带正电的物体上，而使物体不带电；原来带负电的物体接地，其本质是物体上的电子转移到地球上，而使物体不带电。 1、两个完全相同的绝缘金属球a和b，电荷量分别为＋3q和＋q，两球接触后再分开，下列分析正确的是() A.a、b的电荷量各保持不变 B.a、b的电荷量都为0
C.a的电荷量为＋q，b的电荷量为＋3q D.a、b的电荷量都为＋2q 【答案】D 【精细解读】原来两个物体所带的电荷量分别为＋3q和＋q，即它们带的总电荷量为＋4q，两个小球又是完全相同的金属球，故它们接触后会平分电荷，故每个小球所带的电荷量为＋2q，选项D正确。 1、用带正电的物体去接触不带电的验电器，验电器的金属箔片会张开，是因为验电器() A．得到质子而带正电B．得到电子而带负电 C．失去电子而带正电D．失去质子而带负电 【答案】C 【精细解读】带正电的物体上缺少电子，用它去接触不带电的验电器，会有电子从验电器转移到物体上，验电器因失去电子而带上正电，故金属箔片会张开，选项C正确． 2、(辽宁省实验中学分校2016-2017学年高一下学期期末考试)导体A带3q的正电荷，另一完全相同的导体B带﹣5q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体带电量为（） A.4q B.﹣4q C.﹣2q D.﹣q 【答案】D 3、（2015-2016学年湖北省黄冈市麻城市技工学校高一期末）把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况不可能是（）A．带有不等量异种电荷B．带有等量同种电荷 C．带有等量异种电荷D．一个带电，另一个不带电 【答案】B 【精细解读】只要满足两小球接触后，还有剩余同种电荷，两小球就会因为带同种电荷而分开，因此只有B不满足要求，选项B符合题意。
受电弓与接触网接触是电动列车获得电能的一种方式。良好的弓网关系是保证电气化列车安全、可靠运行的关键技术之一。 ●DSA150——160km/h ●DSA200——200km/h ●DSA250——230km/h ●DSA350SEK——280km/h ●DSA350G——220km/h ●DSA380D——330km/h ●DSA380F——330km/h
底架采用不锈钢焊接结构，下臂采用铸铝结构，上导杆采用碳纤维材料，弓头采用高强度的钛合金材料，上臂采用重量较轻的铝型材。 设计速度300 km/h 落弓位伸展长度约2640 mm 最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm 落弓位高度（包括绝缘子）588 mm 弓头长度1950 mm 额定电压25 kV 额定电流1000 A 接触压力70 – 120 N（可调） 驱动类型气囊驱动机构 升弓时间≤5.4 秒（可调） 降弓时间≤4 秒（可调） 整弓质量约109kg DSA150型受电弓，设计速度160 Km/h。具有DSA200型受电弓的所有特点，与DSA200型受电弓比较，DSA150上臂采用铝型材焊接结构。 DSA150型受电弓的参数： 设计速度160 km/h 落弓位伸展长度约2600 mm 最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm 落弓位高度（包括绝缘子）588 mm
弓头长度1950 mm 额定电压25 kV 额定电流1000 A 接触压力70 – 120 N（可调） 驱动类型气囊驱动机构 升弓时间≤5.4 秒（可调） 降弓时间≤4 秒（可调） 整弓质量约125kg 底架、下臂采用钢焊接结构，下导杆采用不锈钢材料，上导杆、上臂和弓头都采用重量较轻的铝合金。 设计速度200 km/h 落弓位伸展长度约2600 mm 最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm 落弓位高度（包括绝缘子）588 mm 弓头长度1950 mm 额定电压25 kV 额定电流1000 A 接触压力70 – 120 N（可调） 驱动类型气囊驱动机构 升弓时间≤5.4 秒（可调） 降弓时间≤4 秒（可调） 整弓质量约125kg
欧姆接触 欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。欧姆接触在金属处理中应用广泛，实现的主要措施是在半导体表面层进行高掺杂或者引入大量复合中心。 欧姆接触指的是它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。 条件 欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件： （1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height) （2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3) 区别 前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。 若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Gap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触 (无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n+-n or Metal-p+-p等结构。 理论 任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。费米能级和真空能级的差值称作工函数。接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与p型半导体相接触。在经典物理图像中，为了克服势垒，半导体载流子必须获得足够的能量才能从费米能
高速受电弓与接触网受流安 全的可靠性分析 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
高速受电弓与接触网受流安全的可靠性分析 2009-6-24 北京交通大学电气学院供稿 目前，高速铁路蓬勃快速发展，并以其稳定性、高速度以及舒适性被各界关注。同时也出现了与高速铁路密切相关的一系列问题，如高速弓网受流稳定性，安全性问题等。为了保证高速动车组的稳定运行，高速接触网需要通过与受电弓之间的接触来提供可靠的电力供应。随着速度的提高，高速接触网的动态变化显著增大，受电弓与接触网之间会出现离线现象，受电弓会因为磨损等产生划痕甚至损坏。因此，需要对高速受流的动态特性以及进行这种动态变化的范围进行研究，以保证受流的安全性。 接触线与受电弓的相互作用决定供电可靠性和供电质量。其相互作用依赖于受电弓和接触网的设计方案及大量的参数。当列车由普通速度提高到高速运行时，受电弓与接触网的相互作用显得极为重要，因为电能传输是限制实现最高速度的一个因素。评价和预测接触特性需要通过线路试验进行计算并确定其客观标准。通过模拟方法和新的测量方法，对接触特性的理论研究，已经有所进展和发现。因为受到对实物进行试验和试运行范围局限，所以模拟方法的采用特别有助于开发新系统并提高性能要求。 受电弓—接触网系统要求通过连续的，即不中断的电气和机械接触给牵引车辆供电，同时要使接触线和滑板的磨耗保持尽可能低的程度。电能传输系统，特别是接触网投资高，期望其能达到使用寿命长，维修少的目标要求。检测既有接触网接触特性，可作为评价和检测接触网设备的一个方法，同时也是一种检测局部缺陷的途径，以便消除缺陷。 鉴于对相关文献的参考，本文在可靠性工程理论基础上，对高速下受电弓与接触网的监测及弓网受流的可靠性分析方法进行研究，基于FTA建立了接触网与受电弓的可靠性模型，提出了一套评价高速弓网关系的可靠性指标体系。 弓网受流系统的可靠性模型 接触网的可靠性模型
接触电压和跨步电压？ 在配电变压器低压侧中性点不接地的系统中，发生单相接地故障时，接地电流通过接地装置和大地是以接地点为中心向周围的大地扩散，此时，大地表面便形成了一个电位分布区，该分布区内的不同地点便具有不同的电位。电气设备如开关等若发生接地故障，这时人手接触接地故障的设备外壳(或构架等)时，人体的手与两脚之间便产生一个电位差，这个电位差便称为接触电压。 人体直接接触带电体的一相时，就形成带电体、人体、大地构成的回路，这样造成的触电称为单相触电。
单相触电 人体的两个不同部位同时接触两相电源带电体而引起的触电称为两相触电。 两相触电 架空导线断线落地，发生单相接地故障时，人若在接地点周围(电位分布区内)行走，两脚便处于不同电位的地面上，这时两脚之间的电位差称跨步电压。接触电压的大小与发生接地故障设备离开地下接地体的远近有关；若离开接地体愈近，接触电压就愈小；反之，接触电压则愈大。 跨步电压的大小与人离接地体(点)的远近也有关；人站立处离接地体(点)愈近，跨步电压就愈大缺；反之便愈小。
跨步电压触电
怎样防止跨步电压的危害？ 高压线路断线后，落在地面上，或者低压线绝缘破损触碰在电杆的拉线上，电流就会从落地点向四面八方流入地内。如果一旦误入断线附近，产生的跨步电压就会对性命直接造成威胁。跨步电压是断线落地点或带电拉线入地点周围地面上任何两点间的电压，两点间距离愈大电压愈高。当人走进这个地区时，前脚着地点的电压，高于后脚落地点的电压，两脚间就存在电压差，因而就有电压加在人身上。人与电线落地点越近，跨步的步用越大，跨步电压就越高，触电后果就越严重。如果遇到高压线断落，自己又在跨步电压范围内，这个范围一般离电线落地点２０ｍ以内，这时，应迈小步，双脚不要同时落地，最好一只脚跳走，朝接地点相反的地区走，逐步离开跨步电压区。
欧姆接触 是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。 欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件： （1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height) （2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3) 前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。 若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触(无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Met al-p+-p等结构。 理论 任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。费米能级和真空能级的差值称作工函。接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与p型半导体相接触。在经典物理图像中，为了克服势垒，半导体载流子必须获得足够的能量才能从费米能级跳到弯曲的导带顶。穿越势垒所需的能量φB是内建势及费米能级与导带间偏移的总和。同样对于n型半导体，φB = φM ? χS当中χS是半导体的电子亲合能（electron affinity），定义为真空能级和导带（CB）能级的差。对于p型半导体，φB = Eg ? (φM ? χS)其中Eg是禁带宽度。当穿越势垒的激发是热力学的，这一过程称为热发射。真实的接触中一个同等重要的过程既即为量子力学隧穿。WKB近似描述了最简单的包括势垒穿透几率与势垒高度和厚度的乘积指数相关的隧穿图像。对于电接触的情形，耗尽区宽度决定了厚度，其和内建场穿透入半导体内部长度同量级。耗尽层宽度W可以通过解泊松方程以及考虑半导体内存在的掺杂来计算: 在MKS单位制ρ 是净电荷密度而ε是介电常数。几何结构是一维的因为界面被假设为平面的。对方程作一次积分，我们得到 积分常数根据耗尽层定义为界面完全被屏蔽的长度。就有 其中V(0) = Vbi被用于调整剩下的积分常数。这一V(x)方程描述了插图右手边蓝色的断点曲线。耗尽宽度可以通过设置V(W) = 0来决定，结果为
静电现象及其原理 物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。 造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。 当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。 我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。 另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。 在干燥和多风的秋天，在日常生活中，我们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电，上述的几种现象就是体内静电对外“放电”的结果。 人体活动时，皮肤与衣服之间以及衣服与衣服之间互相摩擦，便会产生静电。随着家用电器增多以及冬天人们多穿化纤衣服，家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰。 由于老年人的皮肤相对比年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响。心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重或诱发室性早搏等心律失常。过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。
电接触调研报告——以AgSnO2电接触料为例摘要：本文首先简要介绍了电接触的基本概念和运行要求以及电接触材料的分类，之后以AgSnO2为例综述了电接触材料的研究进展，具体包括AgSnO2电接触材料的优缺点、制造方法及加工工业、列举了AgSnO2电接触材料的相关研究成果,最后总结了以AgSnO2为代表的电接触材料的当前研究方向和发展趋势。 关键词：电接触；材料；AgSnO2；氧化 Electrical Contact Investigation Report —— Using AgSnO2Electrical Abstract:Firstly, this paper introduce the electrical contact about the basic concepts and operational requirements and electrical contact materials classification briefly, latter the paperset AgSnO2as a case to provide a review on the research progress of electrical contact materials, including the advantages and disadvantages of AgSnO2 electrical contact material, manufacturing method and processing industry, and lists the research achievements related to the AgSnO2 electrical contact material. Finally the paper summarized the research direction and development trend by using the AgSnO2as a representative model. Keywords: electrical contact; material; AgSnO2;oxidation 引言 电接触材料通常应用于开关、继电器、接触器等链接器件中，是制造电接触导体的材料。随着电工技术的发展，在涉及电力、电工电子、通信技术、自动控制技术的各个领域中，电接触既是保证电能和信号顺利传输的关键，又是整个系统最容易发生故障的部分，其可靠性极为重要。但实践中往往只是在出现了电接触失效问题而导致重大乃至灾难事故时方才引起人们的重视。另一方面某些似乎早已解决的电接触失效问题还时而发生[1]。由于载荷类型、大小不同，接触形式多样，环境状态各异、材料种类繁多，因此电接触还存在极为复杂的物理、化学过程。人们对电弧效应、力效应、环境效应等引发的电接触材料服役过程中的电接触表面物理、化学等现象的认识还不够系统深入，目前我们仍需加大对电接触材料研究领域深入研究。 1 电接触的基本概念与运行要求 1.1 电接触的基本概念 电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称为电接触。在工程实际应用中，“电接触”常指的是接触导体的具体结构或接触导体本身，称为“电触头”，简称触头或触点。 工程应用中根据操作过程中接触处是否存在相对运动，电接触可分为三类[2]： （1）固定接触：（强电中有母线的连接或铆接、输电线连接器、电缆头等，在弱电中有电子设备和仪器中的插接件、连接器、塞子和插头）工作中出现的主要现象和问题是；接触电阻、接触温升和接触熔焊 （2）滑动接触：（开关的滑动触头、变阻器的滑动头、电机的电刷与滑环、电车的馈电弓与馈电线等）除上述问题外，还有接触元件之间的摩擦、润滑和磨损。 （3）可分合的接触：（各种开关电器和继电器的触头）在工作期间常出现电弧，是工作可靠性要求最高，工作任务最重的电接触类型。 1.2 电接触运行要求 电接触材料对不同类型的接触方式要求不同,如对滑动接触,主要要求材料的抗摩擦和
欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的电流-电压特性曲线（I-V curve）的区域。如果电流-电压特性曲线不是线性的，这种接触便叫做肖特基接触。 理论：任何相接触的固体的费米能级（化学势）必须相等，费米能级和真空能级的差值称为功函数，因而，接触的金属和半导体具有不同的功函数。当两种材料相接触的时候电子会从低功函数的的一端流向另一端直到费米能级平衡；从而低功函数的材料带有少量正电荷，高功涵的材料带有少量负电荷，最终得到的静电势称为内建场。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。 欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。 欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件： （1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height)使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加 （2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3) 使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。 若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触(无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Metal-p+-p等结构。 肖特基接触是指金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。势垒的存在才导致了大的界面电阻。与之对应的是欧姆接触，界面处势垒非常小或者是没有接触势垒。 理论：当半导体与金属接触的时候由于半导体的电子逸出功一般比金属小，电子就从半导体流入了金属，在半导体的表面层形成一个带正电不可移动的杂质离子组成的空间电荷区域。电场方向由半导体指向金属，阻止电子继续向金属中扩散。界面处半导体能带发生了弯曲，想成一个高势能区，这就是肖特基势垒。 肖特基势垒的高度是金属和半导体的逸出功的差值。
静电产生的原因和现象： 物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。 造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。 当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。 我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。 另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。 在干燥和多风的秋天，在日常生活中，我们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪” 的声响，这就是发生在人体的静电，上述的几种现象就是体内静电对外“放电”的结果。 静电对人体健康的危害： 静电对人体的影响主要体现在由于静电辐射对人体造成的危害上。人体长期在静电辐射下，会产生头痛，胸闷，焦虑，咳嗽。由于静电可吸附空气中大量携带病菌和有毒物质的尘埃，长期接触静电轻则刺激皮肤，影响皮肤的光泽度和细嫩，重则皮肤生疮长斑，更严重的还会导致支气管哮喘和心律失常等病症。长期处于静电环境下还会导致血液粘稠度升高，成为高血压高血脂等心血管病症的直接或间接诱发因素。
2AgSnO 电接触材料及其异型复合的研究 AgMeO 电接触材料属颗粒增强型复合材料,又称颗粒弥散强化材料,在冶金原理上同样遵循复合材料的强化机理[1]。银基体承担导电导热的主要任务,强化相的状态和行为关系到电接触元件在服役期间抗电弧侵蚀能力和耐磨损性,因此弥散强化相的选择及用量是关键之一。 AgMeO 电接触材料中, AgCdO 在电子电器元件制造业中的应用最为广泛。由于近年世界各国相继出台了有关法令法规,含)(CdO Cd 产品必须被替代,使业内科技工作者更加重视其它环保AgMeO 材料的质量改进和推广应用。这些环保型AgMeO 电接触材料主要有2AgSnO 、AgZnO 、AgCuO 、32O AgF 、AgMgO 、32O AgCe 、32O AgIn 、32O AgRE 等,还有添加Ni 、32O Co 、3MoO 、2ZrO 、2HfO 、2TiO 、32O Bi 、2GeO 、3WO 、32O Sb 、32O In 、MnO 、32O Ce 、32O La 、MgO 、 32O Gd 、 32O Y 等作为改性剂的派生产品。其制备工艺除了较为成熟的粉末冶金法、合金内氧化法外,还针对不同产品的特点研发了反应合成法、化学共沉积法、化学镀法等[2]。 实践证明,目前能够较好替代AgCdO 作为复合材料贵金属复层的AgMeO 主要是2AgSnO 及其派生产品。2AgSnO 材料作为近年电触头材料研究的热点,在发达国家得到迅速发展,已逐步应用于交流、直流接触器、功率继电器和某些低压断路器等领域。2SnO 虽然具有抗熔焊、耐磨损的特点,但因其抗电弧侵蚀能力差、几乎不被银基体润湿、较高的接触电阻和温升、与银基体热膨胀系数差别大、界面易生裂纹等缺点限制了其应用。研究者从合金设计和工艺技术改进入手,研究出许多2AgSnO 派生品种和相应的生产工艺,试图满足不同使用条件下的电接触元件对此类材料的性能要求。 业内人士在新型AgMeO 电接触材料的研发中对界面结合状况给予了较多的关注,例如： (1)采用3WO 及32O Bi +CuO 添加剂对2SnO 进行表面改性,用以改善2SnO 表面与Ag 的润湿性,提高界面结合强度[3]； (2)采用添加剂32O Co 、32O Sb 、32O Cr ,分散剂聚乙二醇,以及采用2SnO 表面镀银的方法,在改善2SnO 与Ag 的润湿性、减少晶界析出、使2SnO 分布均匀以减少晶界电子散射、降低材料电阻率、提高材料力学物理性能方面有一定效果[4]； (3)采用一定的工艺方法,使2SnO 弥散强化相细化到纳米尺度,能改善2SnO 与
1.1 金属-半导体接触的基本原理 金属-半导体接触（金半接触）是制作半导体器件中十分重要的问题，接触情况直接影响到器件的性能。从性质上可以将金属-半导体接触分为肖特基接触和欧姆接触。肖特基接触的特点是接触区的电流-电压特性是非线性的，呈现出二极管的特性，因而具有整流效应，所以肖特基接触又叫整流接触。欧姆接触的特点是不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度产生明显的改变。理想的欧姆接触的接触电阻与半导体器件相比应当很小，当有电流通过时，欧姆接触上的电压降应当远小于半导体器件本身的电压降，因而这种接触不会影响器件的电流-电压特性[1]。下面将从理论上对金属-半导体接触进行简要的分析。 1.2欧姆接触 本章1.1节中提到，当金属-半导体接触的接触区的I-V曲线是线性的，并且接触电阻相对于半导体体电阻可以忽略不计时，则可被定义为欧姆接触（ohmic contact）[1]。良好的欧姆接触并不会降低器件的性能，并且当有电流通过时产生的电压降比器件上的电压降还要小。 1.2.1欧姆接触的评价标准 良好的欧姆接触的评价标准是[4]： 1)接触电阻很低，以至于不会影响器件的欧姆特性，即不会影响器件I-V的线 性关系。对于器件电阻较高的情况下（例如LED器件等），可以允许有较大的接触电阻。但是目前随着器件小型化的发展，要求的接触电阻要更小。2)热稳定性要高，包括在器件加工过程和使用过程中的热稳定性。在热循环的 作用下，欧姆接触应该保持一个比较稳定的状态，即接触电阻的变化要小，尽可能地保持一个稳定的数值。 3)欧姆接触的表面质量要好，且金属电极的黏附强度要高。金属在半导体中的 水平扩散和垂直扩散的深度要尽可能浅，金属表面电阻也要足够低。
第八章、静电产生原因、危害及消除 1.静电产生原因 （1）物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B 原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。 （2）造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。 （3）接触起电：当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。
我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。 另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。 （4）静电现象：在干燥和多风的秋天，在日常生活中，我们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电，上述的几种现象就是体内静电对外“放电”的结果。 2.静电危害 （1）静电对人体的危害：在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电。研究发现，静电对人体也是有害无利。人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在家庭生活当中，静电不仅化纤衣服有，脚下的地毯、日常的塑料用具、锃亮的油漆家具及至各种家电均可能出现静电现象，静电可吸附空气中大量的尘埃而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有
欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电 阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。 欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件： （1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height) （2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3) 前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。 若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触(无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Metal-p+-p等结构。 [编辑本段] 理论 任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。费米能级和真空能级的差值称作工函。接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。 欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与p型半导体相接触。在经典物理图像中，为了克服势垒，半导体载流子必须获得足够的能量才能从费米能级跳到弯曲的导带顶。穿越势垒所需的能量φB是内建势及费米能级与导带间偏移的总和。同样对于n型半导体，φB = φM ? χS当中χS是半导体的电子亲合能（electron affinity），定义为真空能级和导带（CB）能级的差。对于p型半导体，φB = Eg ? (φM ? χS)其中E g是禁带宽度。当穿越势垒的激发是热力学的，这一过程称为热发射。真实的接触中一个同等重要的过程既即为量子力学隧穿。WKB近似描述了最简单的包括势垒穿透几率与势垒高度和厚度的乘积指数相关的隧穿图像。对于电接触的情形，耗尽区宽度决定了厚度，其和内建场穿透入半导体内部长度同量级。耗尽层宽度W可以通过解泊松方程以及考虑半导体内存在的掺杂来计算: 在MKS单位制ρ 是净电荷密度而ε是介电常数。几何结构是一维的因为界面被假设为平面的。对方程作一次积分，我们得到 积分常数根据耗尽层定义为界面完全被屏蔽的长度。就有 其中V(0) = Vbi被用于调整剩下的积分常数。这一V(x)方程描述了插图右手边蓝色的断点曲线。耗尽宽度可以通过设置V(W) = 0来决定，结果为