最新半导体与PN结素材课件PPT.ppt 145页

'进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅半导体与PN结素材 §2.1简介一直以来，太阳能电池与其它的电子器件都被紧密地联系在一起。接下来的几节将讲述半导体材料的基本问题和物理原理，这些都是光伏器件的核心知识。这些物理原理可以用来解释PN结的运作机制。PN结不仅是太阳能电池的核心基础，还是绝大多数其它电子器件如激光和二极管的重要基础。右图是一个硅锭，由一个大的单晶硅组成，这样一个硅锭可以被切割成薄片然后被制成不同半导体器件，包括太阳能电池和电脑芯片。2021/8/42 §2.2.1基本原理--半导体的结构半导体是由许多单原子组成的，它们以有规律的周期性的结构键合在一起，然后排列成型，借此，每个原子都被8个电子包围着。一个单原子由原子核和电子构成，原子核则包括了质子（带正电荷的粒子）和中子（电中性的粒子），而电子则围绕在原子核周围。电子和质子拥有相同的数量，因此一个原子的整体是显电中性的。基于原子内的电子数目（元素周期表中的每个元素都是不同的），每个电子都占据着特定的能级。2021/8/43 §2.2.1基本原理--半导体的结构然而，只有在绝对零度的时候才会让全部电子都束缚在价键中。在高温下，电子能够获得足够的能量摆脱共价键，而当它成功摆脱后，便能自由地在晶格之间运动并参与导电。在室温下，半导体拥有足够的自由电子使其导电，然而在到达或接近绝对零度的时候，它就像一个绝缘体。 §2.2.1基本原理--半导体的结构价键的存在导致了电子有两个不同能量状态。电子的最低能量态是其处在价带的时候。然而，如果电子吸收了足够的热能来打破共价键，那么它将进入导带成为自由电子。电子不能处在这两个能带之间的能量区域。它要么束缚在价键中除于低能量状态，要么获得足够能量摆脱共价键，但它吸收的能量有个最低限度，这个最低能量值被叫做半导体的“禁带”。自由电子的数量和能量是研究电子器件性能的基础。 电子摆脱共价键后留下来的空间能让共价键从一个电子移动到另一个电子，也因此出现了正电荷在晶格中运动的现象。这个留下的空位置通常被叫做“空穴”，它与电子相似但是带正电荷。右边动画展示了当电子能够逃脱共价键时自由电子和空穴是如何形成的§2.2.1基本原理--半导体的结构9 对于太阳能电池来说，半导体最重要的参数是：1.禁带宽度2.能参与导电的自由载流子的数目3.当光射入到半导体材料时，自由载流子的产生和复合。关于这些参数的更详细描述将在下面几页给出。§2.2.1基本原理--半导体的结构2021/8/410UNSW新南威尔士大学 半导体的禁带宽度是指一个电子从价带运动到能参与导电的自由状态所需要吸收的最低能量值。半导体的价键结构显示了（y轴）电子的能量，此图也被叫做“能带图”。半导体中比较低的能级被叫做“价带”（Evvalenceband），而处于其中的电子能被看成自由电子的能级叫“导带”（Ec）。处于导带和价带之间的便是禁带（EG）了。§2.2.2基本原理--禁带 §2.2.2基本原理--禁带固体中电子的能带示意图。2021/8/412UNSW新南威尔士大学 一旦进入导带，电子将自由地在半导体中运动并参与导电。然而，电子在导带中的运动也会导致另外一种导电过程的发生。电子从原本的共价键移动到导带必然会留下一个空位。来自周围原子的电子能移动到这个空位上，然后又留下了另外一个空位，这种留给电子的不断运动的空位，叫做“空穴”，也可以看作在晶格间运动的正电荷。§2.2.2基本原理--禁带2021/8/413UNSW新南威尔士大学 §2.2.2基本原理--禁带因此，电子移向导带的运动不仅导致了电子本身的移动，还产生了空穴在价带中的运动。电子和空穴都能参与导电并都称为“载流子”。移动的“空穴”这一概念有点类似于液体中的气泡。尽管实际上是液体在流动，但是把它想象成是液体中的气泡往相反的方向运动更容易理解些。 §2.2.3基本原理--本征载流子浓度把电子从价带移向导带的热激发使得价带和导带都产生载流子。这些载流子的浓度叫做本征载流子浓度，用符号ni表示。没有注入能改变载流子浓度的杂质的半导体材料叫做本征材料。本征载流子浓度就是指本征材料中导带中的电子数目或价带中的空穴数目。载流子的数目决定于材料的禁带宽度和材料的温度。宽禁带会使得载流子很难通过热激发来穿过它，因此宽禁带的本征载流子浓度一般比较低。但还可以通过提高温度让电子更容易被激发到导带，同时也提高了本征载流子的浓度。导带价带2021/8/415 §2.2.3基本原理--本征载流子浓度下图显示了两个温度下的半导体本征载流子浓度。需要注意的是，两种情况中，自由电子的数目与空穴的数目都是相等的。室温高温 §2.2.4基本原理--掺杂通过掺入其它原子可以改变硅晶格中电子与空穴的平衡。比硅原子多一个价电子的原子可以用来制成n型半导体材料，这种原子把一个电子注入到导带中，因此增加了导带中电子的数目。相对的，比硅原少一个电子的原子可以制成p型半导体材料。在p型半导体材料中，被束缚在共价键中的电子数目比本征半导体要高，因此显著地提高了空穴的数目。在已掺杂的材料中，总是有一种载流子的数目比另一种载流子高，而这种浓度更高的载流子就叫“多子”，相反，浓度低的载流子就叫“少子”。2021/8/417UNSW新南威尔士大学 §2.2.4基本原理--掺杂下面的示意图描述了单晶硅掺杂后制成n型和p型半导体。 下表总结了不同类型半导体的特性P型（正）N型（负）掺杂Ⅲ族元素（如硼）Ⅴ族元素（如磷）价键失去一个电子（空穴）多出一个电子多子空穴电子少子电子空穴§2.2.4基本原理--掺杂2021/8/419 下面的动画展示了p型硅与n型硅。在一块典型的半导体中，多子浓度可能达到1017cm-3，少子浓度则为106cm-3。这是一个怎样的数字概念呢？少子与多子的比例比一个人与地球总的人口数目的比还要小。少子既可以通过热激发又可以通过光照产生。N型半导体。之所以叫n型是因为多子是带负电的电子（Negativelychargedelectrons）。P型半导体。之所以叫p型是因为多子是带正电的空穴（Positivelychargedholes）。§2.2.4基本原理--掺杂2021/8/420UNSW新南威尔士大学 §2.2.5基本原理--平衡载流子浓度在没有外加偏压的情况下，导带和价带中的载流子浓度就叫本征载流子浓度。对于多子来说，其平衡载流子浓度等于本征载流子浓度加上掺杂入半导体的自由载流子的浓度。在多数情况下，掺杂后半导体的自由载流子浓度要比本征载流子浓度高出几个数量级，因此多子的浓度几乎等于掺杂载流子的浓度。在平衡状态下，多子和少子的浓度为常数，由质量作用定律可得其数学表达式。n0p0=n2i式中ni表示本征载流子浓度，n0和p0分别为电子和空穴的平衡载流子浓度。2021/8/421UNSW新南威尔士大学 §2.2.5基本原理--平衡载流子浓度使用上面的质量作用定律，可得多子和少子的浓度：上面的方程显示少子的浓度随着掺杂水平的增加而减少。例如，在n型材料中，一些额外的电子随着掺杂的过程而加入到材料当中并占据价带中的空穴，空穴的数目随之下降。n型n0=NDP0=n2i/NDp型P0=NAn0=n2i/NA 下图描述了低掺杂和高掺杂情况下的平衡载流子浓度。并显示，当掺杂水平提高时，少子的浓度减小。N型半导体材料低掺杂高掺杂价带价带导带导带§2.2.5基本原理--平衡载流子浓度 §2.3.1载流子的产生--光的吸收入射到半导体表面的光子要么在表面被反射，要么被半导体材料所吸收，或者两者都不是，即只是从此材料透射而过。对于光伏器件来说，反射和透射通常被认为损失部分，就像没有被吸收的光子一样不产生电。如果光子被吸收，将在价带产生一个电子并运动到导带。决定一个光子是被吸收还是透射的关键因素是光子的能量。基于光子的能量与半导体禁带宽度的比较，入射到半导体材料的光子可以分为三种：1.EphEg光子能量大于禁带宽度并被强烈吸收。2021/8/424UNSW新南威尔士大学 下面的动画展示了三种不同能量层次的光子在半导体内产生的效应。§2.3.1载流子的产生--光的吸收2021/8/425UNSW新南威尔士大学 §2.3.1载流子的产生--光的吸收对光的吸收即产生了多子又产生少子。在很多光伏应用中，光生载流子的数目要比由于掺杂而产生的多子的数目低几个数量级。因此，在被光照的半导体内部，多子的数量变化并不明显。但是对少子的数量来说情况则完全相反。由光产生的少子的数目要远高于原本无光照时的光子数目，也因此在有光照的太阳能电池内的少子数目几乎等于光产生的少子数目。 §2.3.2载流子的产生--吸收系数吸收系数决定着一个给定波长的光子在被吸收之前能在材料走多远的距离。如果某种材料的吸收系数很低，那么光将很少被吸收，并且如果材料的厚度足够薄，它就相当于透明的。吸收系数的大小决定于材料和被吸收的光的波长。在半导体的吸收系数曲线图中出现了一个很清晰的边缘，这是因为能量低于禁带宽度的光没有足够的能量把电子从价带转移到导带。因此，光线也就没被吸收了。 §2.3.2载流子的产生--吸收系数砷化镓磷化铟锗硅下图显示几种半导体材料的吸收系数：四种不同半导体在温度为300K时的吸收系数α，实验在真空环境下进行。该图表明，即使是那些能量比禁带宽度高的光子，它们的吸收系数也不是全都相同的，而是与波长有密切的联系。 一个光子被吸收的概率取决于这个光子能与电子作用（即把电子从价带转移到导带）的可能性。对于一个能量大小非常接近于禁带宽度的光子来说，其吸收的概率是相对较低的，因为只有处在价带边缘的电子才能与之作用并被吸收。当光子的能量增大时，能够与之相互作用并吸收光子的电子数目也会增大。然而，对于光伏应用来说，比禁带宽度多出的那部分光子能量是没有实际作用的，因为运动到导带后的电子又很快因为热作用回到导带的边缘。硅的其它光学性质在硅的光学性质一节中给出。§2.3.2载流子的产生--吸收系数2021/8/429UNSW新南威尔士大学 §2.3.3载流子的产生--吸收深度吸收系数与波长的关系导致了不同波长的光在被完全吸收之前进入半导体的深度的不同。下面将给出另一个参数--吸收深度，它与吸收系数成反比例关系，即为α-1。吸收深度是一个非常有用的参数，它显示了光在其能量下降到最初强度的大概36%（或者说1/e）的时候在材料中走的深度。因为高能量光子的吸收系数很大，所以它在距离表面很短的深度就被吸收了（例如硅太阳能电池就在几微米以内），而红光在这种距离的吸收就很弱。即使是在几微米之后，也不是所有的红光都能被硅吸收。2021/8/430UNSW新南威尔士大学 §2.3.3载流子的产生--吸收深度蓝光在离表面非常近处就被吸收而大部分的红光则在器件的深处才被吸收。动画显示了红光与蓝光的吸收深度的不同。 下图显示了几种半导体的吸收深度：§2.3.3载流子的产生--吸收深度2021/8/432 §2.3.4载流子的产生--生成率生成率是指被光线照射的半导体每一点生成电子的数目。忽略反射，半导体材料吸收光线的多少决定于吸收系数（α单位为cm-1）和半导体的厚度。半导体中每一点中光的强度可以通过以下的方程计算：I=I0e-αx式中α为材料的吸收系数，单位通常为cm-1，x为光入射到材料的深度，I0为光在材料表面的功率强度。该方程可以用来计算太阳能电池中产生的电子空穴对的数目。2021/8/433UNSW新南威尔士大学 假设减少的那部分光线能量全部用来产生电子空穴对，那么通过测量透射过电池的光线强度便可以算出半导体材料生成的电子空穴对的数目。因此，对上面的方程进行微分将得到半导体中任何一点的生成率。即G=αN0e-αx其中N0为表面的光子通量（光子/单位面积.秒）α为吸收系数，x为进入材料的距离。方程显示，光的强度随着在材料中深度的增加呈指数下降，即材料表面的生成率是最高的。§2.3.4载流子的产生--生成率2021/8/434 §2.3.4载流子的产生--生成率进入硅的深度电子空穴对的生成率对于光伏应用来说，入射光是由一系列不同波长的光组成的，因此不同波长光的生成率也是不同的。下图显示三种不同波长的光在硅材料中的生成率。 计算一系列不同波长的光的生成率时，净的生成率等于每种波长的总和。下图显示入射到硅片的光为标准太阳光谱时，不同深度的生成率大小。Y轴的范围大小是成对数的，显示着在电池表面产生了数量巨大的电子空穴对，而在电池的更深处，生成率几乎是常数。§2.3.4载流子的产生--生成率2021/8/436 §2.4.1复合理论--复合的类型所有处在导带中的电子都是亚稳定状态的，并最终会回到价带中更低的能量状态。它必须移回到一个空的价带能级中，所以，当电子回到价带的同时也有效地消除了一个空穴。这种过程叫做复合。在单晶半导体材料中，复合过程大致可以分为三种：辐射复合俄歇复合肖克莱-雷德-霍尔复合这些复合在右边的动画中都有描述。2021/8/4 辐射复合辐射复合是LED灯和激光这类的半导体器件的主要复合机制。然而，对于由硅制成的陆地用太阳能电池来说，辐射复合并不是主要的，因为硅的禁带并不是直接禁带，它使得电子不能直接从价带跃迁到导带。辐射复合的几个主要特征是：1）在辐射复合中，电子与空穴直接在导带结合并释放一个光子。2）释放的光子的能量近似于禁带宽度，所以吸收率很低，大部分能够飞出半导体。§2.4.1复合理论--复合的类型2021/8/438UNSW新南威尔士大学 通过复合中心的复合通过复合中心的辐射也被叫做肖克莱-莱德-霍尔或SRH复合，它不会发生在完全纯净的、没有缺陷的材料中。SRH复合过程分为两步：1）一个电子（或空穴）被由晶格中的缺陷产生的禁带中的一个能级所俘获。这些缺陷要么是无意中引入的要么是故意加入到材料当中去的，比如往材料中掺杂。§2.4.1复合理论--复合的类型 2）如果在电子被热激发到导带之前，一个空穴（或电子）也被俘获到同一个能级中，那么复合过程就完成了。载流子被俘获到禁带中的缺陷能级的概率取决于能级到两能带（导带和禁带）的距离。因此，如果一个能级被引入到靠近其中一能带的边缘地区，发生复合的可能性将比较小，因为电子比较容易被激发到导带去，而不是与从价带移动到同一个能级的空穴复合。基于这个因素，处在禁带中间的能级发生复合的概率最大。§2.4.1复合理论--复合的类型2021/8/440UNSW新南威尔士大学 俄歇复合一个俄歇复合过程有三个载流子参与。一个光子与一个空穴复合后，其释放的能量并不是以热能或光子的形式传播出去，而是把它传给了第三个载流子，即在导带中的电子。这个电子接收能量后因为热作用最终又回到导带的边缘。俄歇复合是重掺杂材料和被加热至高温的材料最主要的复合形式。§2.4.1复合理论--复合的类型2021/8/441UNSW新南威尔士大学 如果半导体中少子的数目因为外界的短暂激发而在原来平衡的基础上增加，这些额外激发的少子将因为复合过程而渐渐衰退回原本平衡时的状态。在太阳能电池中一个重要的参数是复合发生的速率，这样也叫做”复合率”。复合率决定于额外少子的数目。例如，当没有额外少子时，复合率将为零。“少子寿命”（用符号和表示）是指产生电子空穴对之后处在激发状态的载流子在复合之前能存在的平均时间。还有一个相关的参数—少子扩散长度，是指在复合之前一个载流子从产生处开始运动的平均路程。§2.4.2复合理论--扩散长度2021/8/442UNSW新南威尔士大学 少数载流子寿命和扩散长度在很大程度上取决于材料的类型和复合的数量。对于许多种类的硅太阳能电池来说，SRH复合是主要的复合机制。而复合率则决定于材料中存在的缺陷数量，因此，当太阳能电池的掺杂量增加时，SRH复合的速率也将随着增加。另外，因为俄歇复合更多的是在重掺杂和被加热的材料发生，所以俄歇复合过程也会随着掺杂的增加而增强。此外，生成半导体薄片的方法和过程对扩散长度也有重要影响。§2.4.2复合理论--扩散长度 右图为高效率的PERL（NSW特有技术）多晶硅太阳能电池的比色图。图下的比例系数代表着光生载流子的多少以及由于太阳能电池中扩散长度的不同而引起的电池中不同区域的差异，而扩散长度的不同是由多晶硅材料的晶界变化造成的。在硅中，少子寿命可以达到1μs。对于单晶硅太阳能电池来说，扩散长度通常在100-300μm之间。这两个参数表征了材料相对于电池应用的质量和适用度。§2.4.2复合理论--扩散长度2021/8/444UNSW新南威尔士大学 §2.4.3复合理论--表面复合任何在半导体内部或表面的缺陷和杂质都会促进复合。因为太阳能电池表面存在着严重的晶格分裂，所以电池表面是一个复合率非常高的区域。高复合率导致表面附近的区域的少子枯竭。就如扩散这一节所解释的，某些区域的低载流子浓度会引起周围高浓度区域的载流子往此处扩散。因此，表面复合率受到扩散到表面的载流子的速率的限制。“表面复合率”的单位为cm/sec，被用来描述表面的复合。半导体表面的挂键引起了此处的高复合率。2021/8/445UNSW新南威尔士大学 在没有发生复合的表面，往表面运动的载流子数目也为零，因此表面复合率也为零。当表面复合非常快时,向表面运动的载流子的速度受到最大复合速率的限制，而对大多数半导体来说最大速度为1×107cm/sec。半导体表面的缺陷是由于晶格排列在表面处的中断造成的，即在表面处产生挂键。减少挂键的数目可以通过在半导体表面处生长一层薄膜以连接这些挂键，这种方法也叫做表面钝化。§2.4.3复合理论--表面复合2021/8/446UNSW新南威尔士大学 §2.5.1载流子的运动--半导体中载流子的运动导带中的电子和价带中的空穴之所以被叫做自由载流子，是因为它们能在半导体晶格间移动。一个很简单但在多数情况下都适用的对载流子运动的描述是，在一定温度下，在随机方向运动的载流子都有特定的速度。在与晶格原子碰撞之前，载流子在随机方向运动的距离长度叫做散射长度。一旦与原子发生碰撞，载流子将往不同的随机方向运动。载流子的速度决定于晶格的温度。在温度为T的半导体内载流子的平均运动能量为mv2/2，其中m为载流子的质量，v代表热运动速度。2021/8/447UNSW新南威尔士大学 尽管半导体中的载流子在不停地做随机运动，但是并不存在载流子势运动，除非有浓度梯度或电场。因为载流子往每一个方向运动的概率都是一样的，所以载流子往一个方向的运动最终会被它往相反方向的运动给平衡掉。§2.5.1载流子的运动--半导体中载流子的运动热运动速度指的是载流子速度的平均值，即载流子的速度是分散的、不均匀的，有些速度快有些则很慢。下面的动画显示了载流子的运动。2021/8/448UNSW新南威尔士大学 在下面的动画中，一个载流子在与晶格原子碰撞之前在随机方向运动了与散射长度相等的距离（为了看得更加清晰，晶格原子并没有显示出来）。在与晶格原子碰撞后，载流子再次以随机方向运动。下面的动画举出了50个散射粒子。尽管在动画中碰撞的次数很少，载流子的势运动（netmotion）还是很小的。§2.5.1载流子的运动--半导体中载流子的运动2021/8/449 §2.5.2载流子的运动--扩散如果半导体中一个区域的载流子浓度要比另一个区域的高，那么，由于不停的随机运动，将引起载流子的势运动。当出现这种情况时，在两个不同浓度的区域之间将会出现载流子梯度。载流子将从高浓度区域流向低浓度区域。这种载流子的流动叫做“扩散”，是由于载流子的随机运动引起的。在器件的所有区域中，载流子往某一方向的运动的概率是相同的。在高浓度区域，数量庞大的载流子不停地往各个方向运动，包括往低浓度方向。然而，在低浓度区域只存在少量的载流子，这意味着往高浓度运动的载流子也是很少的。这种不平衡导致了从高浓度区域往低浓度区域的势运动。2021/8/450UNSW新南威尔士大学 §2.5.2载流子的运动--扩散如下面的动画所示。 扩散的速率决定于载流子的运动速度和两次散射点相隔的距离。在温度更高的区域，扩散速度会更快，因为提高温度能提高载流子的热运动速度。扩散现象的主要效应之一是使载流子的浓度达到平衡，就像在没有外界力量作用半导体时，载流子的产生和复合也会使得半导体达到平衡。下面的动画将阐述这一现象，图中一个区域有很高浓度的电子，另一个则有高浓度的空穴。因为只有载流子的随机运动，所以最终这两种浓度会变成一致的。§2.5.2载流子的运动--扩散2021/8/452UNSW新南威尔士大学 §2.5.2载流子的运动--扩散这个动画显示了半导体的高浓度部分是怎样趋向于平均分布的。载流子填满可利用的空间，仅仅是通过随机运动。在这种情况下，静电斥力的影响甚微，因为载流子之间的距离很远。此外，空穴（蓝色）的扩散率比电子的低，所以需要更长的时间来填满整个空间。 §2.5.3载流子的运动--漂移运动在半导体外加一个电场可以使做随机运动的带电载流子往一个方向运动。在没有外加电场时，载流子在随机方向以一定的速度移动一段距离。然而，在加了电场之后，其方向与载流子的随机方向叠加。那么，如果此载流子是空穴，其在电场方向将做加速运动，电子则反之。在特定方向的加速运动导致了载流子的势运动，如下面动画所示。载流子的方向是其原来方向与电场方向的向量叠加。2021/8/454UNSW新南威尔士大学 §2.5.3载流子的运动--漂移运动动画显示了电场的存在是如何使载流子往一个方向运动的。动画中的粒子是空穴，所以运动的方向与电场方向相同。 由外加电场所引起的载流子运动叫“漂移运动”。漂移运动不仅发生在半导体材料中，在金属材料中同样存在。而接下来动画将分别展示有伴随和没有伴随电场的载流子随机运动。途中的载流子是电子。因为电子是带负电的所以它将朝着与电场方向相反的方向运动。值得注意的是，在大多数情况下，电子是往电场相反的方向运动的。但是在有些情况中，例如电子跟随着一系列往电场方向的运动，则有可能是势运动，并沿着电场方向运动了一小段距离。§2.5.3载流子的运动--漂移运动2021/8/456 §2.5.3载流子的运动--漂移运动 下面一个动画描述了拥有相等数目的电子和空穴的本征半导体。没有外加电场时，电子和空穴随机地在半导体中运动。加入电场后电子和空穴往相反的方向漂移。为了看得更加清晰，动画夸大了电场的作用效果。事实上，对于通常的半导体来说，电场对载流子随机运动的影响是很有限的。§2.5.3载流子的运动--漂移运动2021/8/458UNSW新南威尔士大学 §2.6.1P-N结--pn结二极管pn结二极管的结构不仅是太阳能电池结构的基础还是其它许多电子器件的基础，如LEDS、激光、光电二极管还有双极结二极管（BJTS）。一个pn结把之前所描述的载流子复合、产生、扩散和漂移全部集中到一个器件中。pn结的形成pn结是n型半导体材料和p型半导体材料的结合形成的，如下图所示。因为n型半导体区域的电子浓度很高，而p型区域的空穴浓度很高，所以电子从n型区扩散到p型区，同理，空穴也从p型区扩散到n型区。如果电子和空穴都是不带电的，扩散过程将持续到两个区域的电子和空穴的浓度都分别相等，就像两种气体相互往对方区域扩散一样。2021/8/459UNSW新南威尔士大学 然而，对于pn结来说，当电子和空穴运动到pn结的另一边时，也在杂质原子区域留下了与之相反的电荷，这种电荷被固定在晶格当中不能移动。在n型区，被留下的便是带正电的原子核，相反，在p型区，留下的是带负电的原子核。于是，一个从n型区的正离子区域指向p型区的负离子区域的电场E就建立起来了。这个电场区域叫做“耗尽区”，因为此电场能迅速把自由载流子移走，因此，这个区域的自由载流子是被耗尽的。源于电场E的内建电势Vbi在pn结中形成。下面的动画将展示n型和p型材料之间的pn结所形成的电场E的结构。§2.6.1P-N结--pn结二极管2021/8/460 平衡状态下载流子运动没有外加刺激的pn结代表着，由于耗尽区的电场的存在，载流子之间的产生、复合、扩散以及漂移将会达到平衡。尽管电场的存在阻碍了载流子的扩散运动穿过电场，但有些载流子还是依然通过扩散运动穿过了电场。在下面的动画中，大多数进入耗尽区的多子都被移回它们本来的区域。然而，统计数据显示，有一些载流子会以很高的速度往pn结方向运动，最终穿过电场。一旦多子穿过电场就会变成另一区的少子。在被复合之前，这个载流子将继续做远离电场的扩散运动，运动距离等于平均扩散长度。由载流子通过扩散运动穿过电场而产生的电流叫做扩散电流。§2.6.1P-N结--pn结二极管2021/8/461UNSW新南威尔士大学 在下面的动画中，注意观察跑入耗尽区的载流子，并留意穿过pn结的载流子。§2.6.1P-N结--pn结二极管2021/8/462 §2.6.1P-N结--pn结二极管需要说明的一点是，实际的pn结中载流子的数目和速度都是比动画中的要高得多，而穿过pn结的载流子数目也是非常大的。到达扩散区与耗尽区的交界处时，少子会被电场拉到耗尽区。由此形成的电流叫做漂移电流。在平衡状态下，漂移电流的大小受到少子数目的限制，这些少子是在与耗尽区的距离小于扩散长度的区域通过热激发产生的。在平衡状态下，半导体的净电流为零。电子的漂移电流与电子的扩散电流是相互抵消的（试想如果没有抵消的话，将在半导体的其中一边出现电子的聚集）。同理，空穴的漂移电流与空穴扩散电流也是相互抵消的。 §2.6.2P-N结--pn结的偏置半导体器件共有三种状态模式：1.热平衡状态在热平衡模式下，半导体没有额外的刺激，如光照射或外加电压。载流子的电流相互抵消所以在器件内没有净电流。2.稳态在恒稳模式下，将有光线照射或施有外加电压，但这些条件并不随时间而改变。器件通常处在稳定状态，要么正向偏压要么反向偏压。3.突变状态当施加的电压迅速改变时，太阳能电池的对变化的响应将会出现延迟。鉴于太阳能电池并不是高速运转领域使用的电子器件，在这里将不对突变效应多加描述。2021/8/464 正向偏压下的二极管正向偏压（也叫正向偏置）指的是在器件两边施加电压，以使得pn结的内建电场减小。即在p型半导体加正极电压而在n型半导体加负极电压，于是，一个穿过器件方向与内建电场相反的电场便建立起来了。因为耗尽区的电阻要比器件中其他区域的电阻要大得多（由于耗尽区的载流子很少的缘故），所以几乎所有的外加电压都施加在了耗尽区上。对于实际的半导体器件，内建电场的电压总是要比外加电场的高。而电场的减小将破坏pn结的平衡，即减小了对载流子从pn结的一边到另一边的扩散运动的阻碍，增大扩散电流。§2.6.2P-N结--pn结的偏置2021/8/465UNSW新南威尔士大学 当扩散电流增加时，漂移电流基本保持不变，因为漂移电流的大小只取决于在与耗尽区的距离小于扩散长度的区域还有耗散区内部产生的载流子的数目。因为在上面的过程中，耗散区的宽度只缩小了一小部分，所以穿过电场的少子的数目也基本不变。§2.6.2P-N结--pn结的偏置2021/8/466 载流子的注入和正向偏置电流从pn结的一端到另一端的扩散运动的增加导致了少数载流子（少子）往耗散区边缘的注入。这些少数载流子由于扩散而渐渐远离pn结并最终与多数载流子（多子）复合。多数载流子是由外部电流产生的，也因此在正向偏压下产生净电流。假设没有复合作用，少数载流子的浓度将达到一个更高的水平，而从结的一端到另一端的扩散运动将会停止，这很像两种不同气体的相互扩散。§2.6.2P-N结--pn结的偏置2021/8/467UNSW新南威尔士大学 §2.6.2P-N结--pn结的偏置一开始，气体分子进行着从高浓度区域到低浓度区域的净运动，但当两个区域的浓度达到统一以后，将不会再有气体分子的净运动。然而在半导体中，注入的少数载流子会被复合掉，因此不断有更多的载流子扩散过pn结。结果是，在正向偏置下的扩散电流也是复合电流。复合的速度越高，通过pn结的扩散电流就越大。“暗饱和电流”（I0）是区别两种不同二极管的非常重要的参数。I0是衡量一个器件复合特点的标准，二极管的复合速率越大，I0也越大。 反向偏压反向偏置电压是指在器件两端加电场，以使pn结增大。在pn结中的内建电场越大，载流子能从pn结一段扩散至另一端的概率就越小，即扩散电流就越小。与正向偏压时相同，由于受到进入耗尽区的少数载流子的数量限制，pn结的漂移电流并没有因内建电场的增大而相应增大。漂移电流的微量增加主要是因为耗尽区宽度的微量扩张，但这基本上只是一种二阶效应。§2.6.2P-N结--pn结的偏置2021/8/469UNSW新南威尔士大学 §2.6.3P-N结--二极管方程理想二极管二极管方程解释了通过二极管的电流与电压的关系，即理想二极管定律：I为通过二极管的净电流，I0为暗饱和电流（在没有光照情况下输出的电流），V是施加在二极管两端的电压，q和k分别代表电荷的绝对值和玻耳兹曼常数，而T则表示绝对温度（K）。值得注意的是：I0随着T的升高而增大。在温度为300k时，KT/q=25.85mV。I0随着材料性能的增大而减小。2021/8/470 非理想二极管方程对于实际的二极管来说，其方程需稍作改变：其中n为理想因子，数值在1到2之间，通常随着电流的增大而增大。上面的两个方程都是相对于硅材料来说的。右图显示了硅二极管中电流与电压和温度的关系，当电流大小一定时，曲线的改变规律大概为2mV/°c§2.6.3P-N结--二极管方程2021/8/471 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。 推进现代农业建设步伐扎实开展农民科技培训 一、现代农业的内涵、特征及发展趋势（一）现代农业的内涵1、现代农业的历史性。农业的发展是从刀耕火种的原始农业向精耕细作的传统农业，再向以现代科技为主要支撑的现代农业转变的历史演进过程，同时也是社会生产力不断发展的结果。在原始农业时期，由于冶炼技术的发明，使金属农具代替了原始石器、骨器，畜力成为重要的生产动力，原始农业告别了漫长的发展历史，进入了以精耕细作为标志的传统农业阶段。 随着16世纪科学、技术、工业三大革命的兴起，有力地推动了19世纪以近代生物学和农业化学为主导的农业科技革命，为传统农业向现代农业转变奠定了重要的物质和技术基础。与传统农业相比，现代农业更依赖以实验科学为基础而建立起来的农业技术体系，完成了由人力、畜力耕作到机械化、电气化和自动化操作的转变，实现了自然经济向商品经济的演变。 2、现代农业的动态性。现代农业是一个动态的发展过程，在不同的时空和发展阶段被赋予不同的内涵。在20世纪50-70年代，我国就以机械化、电气化、水利化和化学化来概括现代农业的内涵，20世纪80年代后，人们又用科学化、集约化、社会化、商品化来表述现代农业的新内涵。进入90年代后，我国农业进入新阶段，人们更关注食物安全、资源安全、生态安全和可持续发展等问题，现代农业的多功能性已凸现出来。 3、现代农业的国际性。一是现代农业是世界农业发展的共同趋势。现代农业是由现代科技、现代装备、现代管理、现代农民等要素构成的，以提高农业劳动生产率、资源产出率和农产品商品率为主要目标的现代产业。二是伴随着经济全球化，现代农业的投入和产出也国际化了，面向两个市场，利用两种资源，充分发挥其比较优势，已成为各国特别是发达国家提高农产品国际竞争力的现实途径。 4、现代农业的知识性现代农业涉及到自然，经济，技术、管理、信息等各个方面的知识，比其他行业需要更多的知识。传统农业向现代农业的转变，实质上是由经验型农业向知识型农业的转变。因此，作为一个现代农业生产者，既要懂生产、又要善经营、还要会管理。现代农业已突破了传统农业的内涵和领域，形成了由多部门组成的，生产活动、经济活动、技术活动和社会活动等紧密相联的新型农业产业体系。 现代农业，实质上是以保障农产品供给、增加农民收入、提供劳动力就业、维护生态环境等为主要目标，以现代科学技术、现代工业装备、现代管理技术、现代经营理念为支撑，通过市场机制把产供销、贸工农相结合，由现代知识性农民和现代企业家共同经营的一体化、多功能产业。 （二）现代农业的基本特征与发展趋势1、现代农业是从田间到餐桌全环节组成的一体化产业。从发达国家来看，加拿大把农业定义为“农业及农产食物产业”，该产业包括初级产品生产、生产资料供应、食品加工和零售以及消费等各个环节。 美国将农业定义为“食物和纤维体系”，将该体系划分为农业产前、产中和产后三个环节。日本将农业定义为“农业·食物关联产业”，该产业包括农林渔业、相关产业、相关投资部门、饮食业、相关流通产业等五大产业部门。现代农业大大拓展了农业的发展空间和产业链条，成为产前、产中、产后密切关联的、从田间到餐桌一体化产业。 2、现代农业是以合作制为基础的高度组织化产业。从产业管理与产业组织角度看，现代农业是以政府宏观调控为导向和以市场调节为基础，在家庭经营制度基础上发育形成的以合作制为基础的现代合作经济制度。 这种制度的显著特征是以合作制为基础，将分散的农户经济与社会化的服务组织、先进的工业化组织有机地结合起来，从而将农业改造为高度组织化的现代产业。这种制度的主要功能推进了农业运行过程市场化、产业组织方式规模经济化、产业关联关系效应化、产业布局区域专业化进程，进而大大降低了农业交易成本和提高了农业产业运行的总体效率。 3、现代农业是以生产、生态、生息为目标的可持续产业。随着经济的快速发展和社会的不断进步，农业在承担保障农产品有效供给功能的同时，在保护生态环境、提高生产者收入水平和生活质量方面发挥着越来越重要的作用。 我国台湾省从20世纪70年代开始就一直把“生产、生态、生息”作为农业发展的基本理念；欧盟国家近年来出台了一系列政策，把保护环境和改善农村生活条件同发展农业生产提高到同等重要的位置。现代农业已经从传统农业的保障食物供给的单一目标向多元目标转变，农业日益已经成为自然、经济、社会协调发展的可持续产业。 4、现代农业是以现代科技为支撑的技术和资本密集型产业。现代农业区别于传统农业的一个显著特征就是，现代农业的发展不仅需要建立在科学技术不断突破和广泛应用的基础上，而且还要以强大的资本投入作保障，通过现代工业设备、现代生产资料和现代科学技术的集约化使用，使现代农业的技术和资本密集程度显著高于传统农业。 5、现代农业是以高素质农民和企业家为经营主体的集约型产业。传统农业是一种在技术基本不变条件下人们实现生存与温饱的手段，而现代农业已经成为农民致富和发展的一个平台。 现代农业它不仅要求经营农业的农民和企业家拥有较高的科学文化素质和具备相当的经营管理技能，以便能随时根据市场的变化和技术的发展选择适合自身特点和优势的生产与经营项目，大幅度地提高农业劳动生产率、土地生产生产率、农产品品质质量和农业综合生产能力，并使之成为一种资源和要素集约型的新型产业。 二、建设现代农业是我国农业发展的必然选择党的十六届五中全会和2006年2007年两个一号文件提出了建设社会主义新农村和扎实推进现代农业建设等决策和部署，把农业、农村、农民问题作为全党工作的重中之重，把建设现代农业作为新农村建设的首要任务,符合农村实际，符合农村生产力发展要求。 当前我国现代农业建设面临以下主要矛盾：一是我国农业及农村经济结构与市场需求的变化不相适应，主要农产品及其加工产品在国内外市场上缺乏竞争力；二是农业区域布局趋同，缺乏地方特色和区域分工；三是农业产业链条延伸缓慢，附加值高的农产品加工等产业发育滞后，农业产业化经营水平不高；四是城乡分割，农村城镇化水平低，非农产业比重过小，过多的劳动力和人口滞留在农业产业领域及农村地区。 （一）有利于农业增长方式转变，促进农业综合效益提高。现代农业是以科技为主要推动力的产业，科技已经渗透到农业生产等各个环节。农业科技成果的密集使用可以提高农业资源开发利用的广度、深度和精度，并从根本上转变农业资源配置的机制、结构和效率。建设现代农业有利于加速对稀缺资源的替代，彻底改变传统农业对耕地、淡水等不可再生资源的过度消耗与使用，从而推进我国农业由资源依赖型向技术驱动型转变，由粗放型向集约型转变。 （二）有利于农业产业结构调整，促进农业产业升级换代。现代农业要求现代科技成果和产业组织、管理方式向种植业及其相关产业推广与应用，可以促进种植业、林果业、畜牧业和水产养殖业等产业不断分化、延伸和集中，有助于建立起规模化、区域化、标准化的分工精细与协作密切的新兴农业产业结构体系，进而推进农业产业升级；现代技术及工业化成果向农业及其相关产业领域推广和应用，可以推进农产品加工、包装、贮藏、运销、贸易、中介服务等产业的分化与延伸，并按照现代分工与协作原则，建立起一体化的农业工业经济结构体系，提升农业产业化水平和效率。 （三）有利于人口、资源和环境协调发展，促进农业可持续增长。现代农业是遵循可持续发展原则，以现代科学技术为支撑，按照人口、资源和环境协调管理机制建立起来的农业产业体系。针对我国人口众多资源严重短缺、环境矛盾突出的状况，建立具有中国特殊的现代农业体系，运用现代管理理念和管理方法对资源进行综合开发和合理利用，能够有效地缓解对农业资源的过度使用与环境破坏，建立起人口、资源和环境良性互动机制，确保我国农业及整个社会的可持续发展。 （四）有利于城乡经济社会统筹发展，加快小康社会建设步伐。现代农业是按照城乡经济一体化、城乡社会均等化的制度安排建立起来的农业产业体系，这种体系打破了城乡二元经济结构和二元管理体制，有利于要素在城乡之间合理流动和有效配置，有利于农业和非农产业之间的系统整合和协调发展，有利于城乡社会均衡发展。按照城乡经济统筹发展的模式建设我国现代农业，有助于解决我国十分突出的城乡社会、经济二元结构的矛盾，增加农民收入，改善农村社会保障状况，加快全面建设小康社会战略目标的实现。 三、加速我国现代农业进程必须大力推进农业科技进步目前我国农业正加快从传统农业转向现代农业。这一过程包括农业生产在指导思想上要逐步从自给自足型向商品化市场型转化；在技术应用上，要从传统技术向现代技术和装备转化；在数量、质量和效益的关系上，要在保持供需总量平衡的基础上向优质、高产、高效转化；在结构上，要从主要是种养业向农林牧副渔、一、二、三产业的全面发展转化； 在产品上，要从主要提供初级产品向分层次深加工产品和产、加、销的增值转化；在市场上，要从主要面向国内市场向面向国内国外两个大市场转化。实现上述转化目标，必然要求依靠农业科技进步来推进我国现代农业建设的进程。 （一）科技是建设现代农业的主要推动力1、科技为建设现代农业提供了新知识和新技术。科技进步是知识创新的基本形式，知识创新和知识积累可不断地为研究、认识现代农业提供新的原理、新的理论、新的视角、新的逻辑，从而准确把握我国农业现代化的方向和现代农业建设的重点。 科技是农业技术创新的主要途径，农业技术创新可不断地为现代农业建设提供高新技术和先进实用技术，从而为拓展新的生产领域和延长产业链、提高农业的综合生产能力和农产品的有效供给能力、改进农产品及其相关产品的质量和市场竞争力，提供技术支持。 2、科技为现代农业提供了现代装备和新的生产要素。科技进步可以对现有的生产要素进行改进和提高质量，产生适应现代农业发展新的生产要素。如低产土壤改良技术和农地整治等技术可以使大面积盐碱地和红黄壤得到改造，大大提高了土地生产率。 科技可以创造出新的投入要素，如播种机、施肥机、除草机、收割机、脱粒机等新型农机具的研制和应用，减少了农民个体劳动的强度，使得农业生产率成倍增长。科技可以为现代农业提供先进的技术装备和模块化的配套集成技术模式，有效改善了农业生产条件和运行环境，如设施农业技术、集约种养技术的应用，打破了自然条件的限制，使农产品、畜产品、水产品的周年生产成为可能。 3、科技可改善农业的管理方式、产业组织方式和营销方式。系统科学、管理学、计算机和信息技术的发展为农业管理的现代化奠定了理论和方法基础。如以信息与网络技术的发展为主导推动形成的“三S”技术的出现和应用，使农业生产、投资决策向精确化、科学化方向迈进了一大步，也为资源的高效合理利用和管理创造了条件。利用现代模拟集成技术，农业生产和管理者可以较容易地模拟各种变量和要素之间的互动关系，对影响农业生产、市场需求、价格变化趋势进行预测、预警和预报，提高了农业生产、管理和经营的科学化水平。 4、科技可培养和造就现代知识型农民和企业家农业科技创新、推广和培训之间的有机结合，造就了满足现代农业建设需要的现代知识型农民和农业企业家，现代物质资本和人力资本投资相结合为现代农业创造了数量巨大的人力资本。随着农业科技的发展，科学探索和技术研究与开发的领域大大拓宽，农业科技知识和科技成果大量涌现，这些科技成果的推广和应用，既造就了大量的知识型农民，也培养了大量的农业企业家。农产品加工、储运、保鲜和营销技术的推广与普及，不仅提高了农产品的附加值，也造就了一大批懂技术、会管理、善经营的现代农民和农业企业家。 （二）我国建设现代农业对农业科技提出了更高要求现代农业是我国新时期农业发展的一种全新型态的发达产业，需要在现有科技创新和发展的基础上，对资源配置中产生的新问题进行深入研究和探索，以突破自然、经济和社会发展的各种不利因素，通过提升资源配置水平以加快现代农业的发展。具体要求体现为以下方面： 1、突破资源约束对农业科技提出了更高的要求。我国资源约束主要存在三个方面的瓶颈问题，一是资源总量不足，据统计，我国人均耕地不足世界人均水平的45%；二是资源的配置结构和地域分布不均衡，我国农业每年缺水300亿立方米，受旱4亿亩，全国每年旱涝灾害造成1000万吨粮食损失和300亿美元的经济损失；三是由于环境污染、资源退化和城市化进程的加快，资源不断减少，据推算，我国耕地以每年500万亩的速度减少。面对资源匮乏加剧，农业发展新的挑战，农业科技应在更高层次和更广泛领域取得突破，提高农业科技对资源的节约、替代和保护作用。 2、保障食物安全对农业科技提出了更高的要求。在农业发展的新阶段，我国食物安全面临两个方面的挑战：一是食物战略安全，即满足人口持续增长条件下实现食物的有效供给，保障食物供求基本平衡，提高我国农业综合生产能力和总供给能力；二是食物卫生安全，即满足我国城乡居民收入不断提高条件下对食物多元化的需求，提高农产品质量安全和监测、管理水平。拓展新的食物来源、开发新的食物生产技术，发展健康食品、环境友好型食品所需要的新技术对农业科技进步提出了更高要求。 3、参与国际竞争对农业科技提出了更高的要求从国际农业发展的经验看，农业的国际竞争表面上是价格竞争，品种和质量竞争，服务竞争，而这些竞争的本质是科技的竞争。我国农业面临的竞争主要表现在三个方面：一是粮食等资源密集型的大宗农产品缺乏成本优势。据研究，我国单位小麦生产成本是美国的1.2倍，阿根廷的1.4倍，加拿大和法国的2倍以上。二是水果、蔬菜、花卉、肉类等劳动密集型产品缺乏质量优势。据估计，近年来,我国出口美国、日本、欧盟等国家或地区的蔬菜、畜产品受进口国贸易技术壁垒的限制，年均所造成的损失高达约200亿美元。三是贸易层面的宏观管理和微观管理缺乏效率。 四、加强农民科技培训推进现代农业发展农民是农业生产的主体，也是农业科学技术转化的重要载体，农民科技文化素质的高低直接决定着农业生产力的发展水平。目前，我国农民平均受教育年限不足7年，而发达国家已达到12～14年。全国文盲、半文盲的92%在农村，农村劳动力中，小学文化程度和文盲半文盲占40.31%，初中文化程度占48.07%，高中以上文化程度仅占11.62%。 这种大数量、低素质的劳动力，不但不能形成人才优势，反而变成了沉重的人口负担，严重制约着农业劳动效率的提高，影响了农村经济的发展、农民的增收和现代农业建设。农民的收入水平与其文化程度呈明显的正相关性。据国家统计局对6.7万户农民的跟踪调查表明，文盲户人均年收入442.8元，小学文化程度户529.4元，初中文化户616.3元，高中文化户639.8元，中等技术教育户740.9元。 由于目前我国广大农民科技、文化素质普遍偏低，而现有的农民科技培训体系非常薄弱、机制又不灵活、培训投入经费短缺，导致了广大农民对现代农业科技与高新技术接纳能力差，从根本上制约着农业科技推广和农业生产整体素质的提高。 （一）农民科技培训在现代农业建设中的作用教育是强国之基、富民之本，这一点已经被世界发达国家经济社会发展的实践所证明。农民培训是“三农”工作的重要内容，也是强农富民的根本出路，这一点也已被推进现代农业和新农村建设的实践所证明。 1、加强农民科技培训，提高农民综合素质，是建设现代农业的重要基础今年中央1号文件明确提出，发展现代农业是社会主义新农村建设的首要任务，要用培养现代农民发展现代农业。而农民知识化进程的快慢，在很大程度上决定着农业现代化发展的步伐，决定着农业和农村经济的可持续发展。 按照劳动力合理负担耕地水平测算，种植业大约需要1.5亿劳动力，加上2000万专门从事林牧渔业生产的劳动力，农业需要的劳动力约为1.7亿。因此。我国农村有1.5亿富余劳动力，而且每年还要新增劳动力600多万。在9820万外出务工的农民中，有近一半人员没有稳定的岗位，返乡的可能性很大。大量的农村劳动力由于素质不高，缺乏就业技能，难以向非农产业和城镇转移，难以在城镇实现稳定就业。 从农民科技培训工作来看，也存在一些突出的问题，主要表现在：一些地方政府和部门对农民技术培训工作的重要性认识不到位，还没有把农民技术培训列人议事日程；各级财政对农民科技培训的投人严重不足，农民科技培训工作推动难度很大；农民科技培训规模难以适应发展的需要；农民科技培训模式和内容与农民的实际需求有很大差距。 加强农民科技培训，提高农民的就业技能，是当前我们面临的艰巨而紧迫的任务。需要我们加快培养高素质的新型农民，努力把农村巨大的人口压力转化为人力资源优势，让农民共享和使用农业科技成果，从而有效推进现代农业发展。 2、加强农民科技培训，增强农民市场意识，是提升农民致富能力的有效手段。农民科技文化素质的高低，决定着对先进农业技术及工具的采用，决定着对农产品市场信息的捕捉、分析、判断与运用。 从总体上讲，我国农产品“卖难”,在很大程度上说,并非是农产品真正过剩，而是农民缺乏市场信息，缺乏市场经营知识，缺少市场导向下科学调整农业结构的能力。通过各种技术和经营管理知识培训，可以帮助农民树立新思维，确立新思路，不断增加市场意识、竞争意识、开放意识、质量意识和效益意识，提高农民择业、就业的能力；可以帮助农民学习新技术，掌握新技能，不断增强运用市场规律，科学安排生产，合理调整产业结构的能力，提高农民增收致富的本领。 3、加强农民科技培训，提高服务水平，是转变政府职能的具体实践。随着社会主义市场经济的逐步完善，强化为农服务是农业部门转变职能的重要内容。加强农民培训培训，提高农民科技素质，用先进的知识武装农民头脑，用先进技术改善农民生产生活质量，不仅是发展农村生产力的客观要求，也是考验政府部门公共服务能力的重要体现。 当前，我国政府对“三农”工作十分重视，这为农民科技培训工作提供了良好的机遇，同时也提出了更高要求，带来了更激烈的竞争。要进一步提高思想认识，从提高农业部门执政能力和服务“三农”工作水平的高度，把加强农民科技培训工作作为为农民群众办实事的重要内容，进一步巩固各级农业部门在农民科技培训培训中的主导作用。要努力通过科技培训等形式，将政策指导、信息引导、技术辅导有机融合，系统地传送给广大农民群众，帮助他们转变农业增长方式、发展高效生态的现代农业中迫切需要解决而又解决不了的问题。 （二）要抓住机遇、扎实推进农民科技培训工作近年来，我国农民科技培训教育工作以科学发展观为指导，始终坚持面向农民、面向农村、面向农业，坚持为农民科技致富服务、为农业生产服务和为农村市场经济建设服务的教育宗旨，突出农民科技培训的办学特色，以提高农民科技素质为重点，开展学用结合，不断改善培训条件和提高教学质量，促进了农民科技培训的发展。 虽然我国农民科技培训取得了很好成效，但也存在不少问题，突出表现为“三低三缺”，即文化素质偏低；劳动技能偏低；科技成果转化率偏低；缺少懂技术、会种田的新型农民；缺少懂经营、善管理的青年农民；缺少主动适应自然和经济规律，善于驾驭市场的现代人才。 1、加强科技培训规划要紧紧围绕当前农业和农村工作的规划和安排，以满足城乡居民的生产发展、生活改善为目标，以推进现代农业建设为基础，以提高农业科技推广和成果转化能力为关键，着眼于提高农村劳动力综合素质和就业能力,加强创业型人才的培养和实用性技术培训。要抓住将远程教育的工作重点转向“学、用”工作的契机，抓住农民转产就业、创业致富的有利时机，以远程教育站点管理员、农业龙头企业、农民专业合作社、科技示范户、农村经纪人为重点，加快培养骨干农民；加强技术人员及村干部的培训。 2、建立健全组织体系要充分发挥各类涉农教育机构在农民科技培训、农村实用人才培养中的主力军作用，积极引导和鼓励社会化培训机构参与农民培训，构建开放、竞争、有序、高效的农业农民培训新体系。按照“有组织机构、有办学规模、有办学场所、有师资队伍、有经费保障”的要求，择优选择做大做强一批，淘汰一批。同时全面构建农民科技教育培训中心，形成集教育培训、科技普及、推广服务和信息传播等功能于一体的教育培训体系。 3、创新培训载体要结合农民专业合作社的建设，积极做好农民知识化工作，全面提高农业企业和农民专业合作社的经营管理水平，努力造就一支掌握现代管理知识的经营者队伍；要鼓励农村各类科技户、示范户和经营大户通过教育培训在学中干、在干中学。通过他们建立一批示范基地，将教育培训实习和试验示范推广有机地结合起来，充分发挥基地的龙头带动和科技示范窗口的作用，积极探索农民科技教育培训中心＋企业（合作社）＋农民”科技培训模式，运用建设项目载体，拓宽科技培训渠道。 4、不断充实形式和内容。要从当地实际和农民群众需求出发，科学确定教育选题，精心设计培训载体，不断提高教学资源的针对性和实用性。不仅要将农村新政策、农业新品种、新技术和市场信息等知识和技术制作成教学资源，指导农民的生产和经营，还要加强提高农民文化素质、生活质量、生态环境意识、民主法制意识等方面的教学资源建设，促进农民的全面发展。积极跟踪教育培训技术进步，大力发展卫星远程教育，研究开发计算机网络教学，增强办学手段。 5、努力构筑长效机制。要重视加强农民科技培训中心建设，通过资产重组、划拨等形式，并通过深化改革，加强管理，使农民科技培训事业增强自我发展能力。要努力在强化师资力量培养上下功夫，采用专兼职师资队伍、流动师资队伍和农业讲师团等形式，尽快培养一支既具有教育教学能力，又具有实践指导能力的教师队伍，造就科技部门培育农村实用人才的品牌。要建立和完善激励机制，对在农民科技培训中取得显著成绩的单位和个人，给予表彰和奖励。 五、四川省农民科技培训提高致富能力经验四川省是人口大省、农业大省，农村剩余劳动力转移和提高农民科技致富能力问题尤其突出。在科技部的大力支持下，结合地方实际，大力开展多层次、多形式的农民科技培训工作，切实提高了农民的科技致富能力。近年来，平均每年共培训近10多万名外出务工农民、2万多农村科技致富带头人和50多万农民，为推进全省现代农业发展和增加农民劳务收入做出了积极贡献。 （一）明确目标，增强农民培训的针对性1、组织开展星火培训专题调研。深入了解、分析全省各地的产业发展状况、劳动力资源分布等，以清楚经济发展对科技培训的需求，清楚省内外劳务市场对劳动力的需求，清楚农民对培训的需求。确定农民培训的重点对象。把全省2000多万富余劳动力、1300万农村青年农民、1800万妇女、失地农民列为重点培训对象。 2、合理设置培训内容及方式。在培训内容上，对农村富余劳动力和失地农民，开展就业技能培训；对青年农民，一部分开展就业技能培训，另一部分开展农村适用技术培训，同时对初中以上文化程度的青年农民，开展继续教育培训；对农村中年妇女，主要开展农村适用技术培训。在培训方式上，采取短期与长期相结合，室内课堂教学与田间地头示范、指导相结合，现场讲解与远程教育相结合的方式，有效地提高了农民科技培训效果。 （二）突出重点，注重培训的实效性1、大力开展农民工培训。积极联合有关部门、地方和省内外用工单位，重点在建筑、电子装配等领域，采取订单式培训，品牌化运作，实行定向输出，跟踪服务，把农民工培训、组织开发和成建制输出有机结合起来，使劳务输出由数量、体力型逐步向技能、智能型转变，打造了“川妹子”等农民工品牌，增强了外出务工农民的竞争力。 2、重点开展现代农业科技培训一是开展实用技术培训。依托省、市、县星火培训网络，围绕四川优质粮油、优质果蔬、优质畜禽、绿色药材等四大优势产业，开展实用技术和操作技能培训。2003年，重点实施了“西部优质猪产业化农民科技培训工程”，在生猪养殖大县开展生猪集聚产业的优良品种推广、生猪饲养技术等培训。平均每年举办专题培训班50多期，印发宣传、培训资料2万余份，培训养殖农户3万余人，加速了先进适用技术的应用推广。 二是开展生产经营技术培训。重点在川西平原等5个生态区开展免耕覆盖技术、省力化栽培技术等节本增效技术培训。 三是开展农产品加工保鲜储运技术培训。以专业大户为重点，进行农户安全储粮、果蔬储藏保鲜等农产品加工保鲜储运技术培训，提高了农产品科技含量，增加了农产品附加值，促进了农民增收致富。四是开展生态环境保护技术培训。重点在秸杆综合利用、无害生产技术等方面开展生态环境保护技术培训，兼顾农业生态环境保护和农民增收，促进农业可持续发展。 3、大力开展老少边穷地区农民科技培训。在贫困地区、边远山区和少数民族地区，启动实施星火科技扶贫专项行动，开展普及科学技术和特色资源利用开发专项培训。如在全国第二大藏区——甘孜藏族自治州建立科普培训定点联系制度，通过省州共建科技培训中心和远程教育网络系统，在林木病虫防治等13个方面进行技术培训和技术服务。 （三）积极探索农民培训新模式1、实行“部门联动，省市县共建，科教参与”的培训机制。加强部门联动按照“科技—人才—党建”三位一体的思路，联合组织部，以科技为动力，以人才为支撑，以基层组织为保证，探索推进农业产业化、农村城镇化、农村信息化和农民知识化的新路子。如泸州实施“星火小康快车示范工程”，采取“支部+协会”的形式，通过支部抓协会，协会带农户，开展农民科技致富“双向培养”，开发网上虚拟人才，在全市所有乡镇和80%村建立了培训基地，培养了一支农村骨干人才队伍。 ——实行省市县共建。按照“省市县三级联动，机关、学校（院所）、农民三方面共助”的方式，把“科技致富直通车”开到田间地头，将“星火科技培训课堂”搬进农家大院。如内江市实施“星火致富直通车”，成立了以当地党委、政府和四川省科技厅主要领导为负责人，组织部、农工办等部门参与的星火计划工作领导小组。依托国家级星火培训基地——四川科技职工大学，发挥地方党政部门的组织协调功能，围绕农业产业化、科技兴村等试点示范建设，发挥龙头企业和专业合作组织作用。 ——促进科教参与。积极引导雅安、德阳等市（州）与科研院所、大专院校建立合作关系，尽量将农民科技培训纳入科技项目考核内容之一。如四川省科技厅在雅安组织四川农大的近100名专家教授，成立了15个科技帮扶小分队，实施了“万户农户科技致富工程”，为该市113个村、700个社，举办培训班90期，培训农民2万多名。 2、建立激励机制。对实施科技培训成效显著的市（州）、县（区），在政策和科技项目上予以倾斜、支持。对参与科技培训的机构，对其申报的项目在同等条件下优先给予立项支持的同时，联合其他部门制定相应政策，视培训效果予以奖励。联合制定并出台激励科技人员开展农民培训的政策措施，如四川农大为解决教师不愿脱离教学岗位到农村搞农民培训、农业科技推广的问题，出台“推广教授、推广研究员”职称评定办法。鼓励农民参加培训，实行免费培训，凡参加农村适用技术培训的农民，都赠送一定数量的优良品种、技术资料等。 3、探索农民科技培训的市场机制根据用工单位和地区需求，实行定向培训、定向输出的“订单培训”模式。根据不同培训对象、不同培训需求，实行“超市化培训”模式。实行“企业+培训机构+农民”的联动培训模式，如射洪县农民工培训中心通过与企业建立专业对口的实习、用工基地，对农民工进行强化技能培训，目前已将5000多名农民工集中输出到上海、广州两地。 六、加强领导，确保农民培训培训事业健康发展1、加强领导，注重宣传、确保组织有效。抓好农民培训工作功在当代，利在千秋。我们要提高认识，把农业教育事业列入各级农业部门的重要议事日程。着力对系统内教育培训资源进行整合，调整布局，改善条件。 加强沟通协调，积极争取政府和有关部门支持，力争变部门的思路为政府的决策，变部门的工作为政府的行为，增强工作主动性。各级农业部门要根据国家各部委的任务，结合本地实际进行任务细化、具体化，既要有量的目标，也要有质的要求，既要有长期的总体目标，也要有分年度的实施计划，努力把今年的任务落实好、完成好。同时也要把责任落实到具体部门、落实到具体人员。 明确各有关部门的职责，把农民培训工作纳入部门年度考核，列入工作人员岗位目标，并作为对有关领导和干部的岗位考核内容。同时要加强督促检查，及时掌握工作情况，进一步推进工作开展。要广泛宣传农民培训工作在发展现代农业、建设社会主义新农村的重要意义，努力形成全社会关心、支持农业教育工作的良好氛围，不断提高农民群众参与科技培训的积极性和能动性。要深入挖掘农业科技培训工作典型，认真总结经验，及时加以推广，不断扩大工作成果。 2、整合资源，加强农民职业技术培训体系建设。农民职业技术培训体系是开展农民科技培训工作的重要载体。我们将立足现有条件、创新运行机制、加强体系建设。充分利用农业广播电视学校、农业影视中心、各级农民科技教育培训中心、农业职业学校、农业科研院所和农业技术推广服务机构开展农民科技培训工作。农民科技教育培训体系建设的重点是提升基层培训机构的培训能力，改善培训条件，完善培训功能，建立和完善一批适应需求、服务农民、手段先进、灵活高效，具有示范和带动作用的农民科技培训基地。 在加强体系的建设中，要强化各级政府的职能和作用，加大投人力度，真正把农民职业技术教育纳入重要工作日程，加强对农民职业技术教育工作的领导；要结合实际，制定农民培训培训规划，争取支持、加大投人，积极探索政府、企业和农民个人共同负担的农民技术教育工作机制；从工作条件、职称、待遇以及税收、信贷、土地等方面制定农民技术教育的优惠政策，鼓励科技人员和各类教育培训机构开展农民职业技术教育工作；同时，积极推进"农科教结合"工作，发挥好牵头部门的作用，建立联席会议制度，进一步形成分工协作、齐抓共管的有效工作机制。 谢谢'