Классификация полупроводниковых материалов

1. По происхождению.

   1. Природные (образуются в природных условиях).

   2. Синтетические (синтезируются химическим путём).

2. 1. Органические (соединения углерода с водородом, азотом, кислородом и др.).

   2. Неорганические (не содержат в своем составе углерода).

3. По составу.

   1. Простые.

Германий Ge, кремний Si, селен Se.

2. Сложные (сложные соединения различных элементов).

Карбид кремния SiC, окись железа Fe₂O₃ (гематит), окись меди (I) Cu₂O.

4. По строению.

   1. Кристаллические (имеют кристаллическую структуру).

   2. Аморфные (не имеют кристаллической структуры - изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления).

5. По виду проводимости.

   1. С обственной проводимости.

Чистый полупроводник, в котором примеси составляют не более 10^-11 %, имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей.

Например, элементы IV группы:

а) углерод C

б) кремний Si

в) германий Ge

2. Примесной проводимости.

   1. n -типа.

В качестве примеси используют элементы высшей группы (донор), основные носители заряда электроны, неосновные – дырки.

Например, элементы V группы:

а) фосфор P;

б) мышьяк As;

в) сурьма Sb.

2. р-типа.

В качестве примеси используют элементы низшей группы (акцептор), основные носители заряда дырки, неосновные – электроны.

Например, элементы III группы:

а) бор B;

б) алюминий Al;

в) индий In.

Применение: электронная техника (выпрямители, усилители, бесконтактные переключатели, инверторы, интегральные схемы).

Электропроводность полупроводниковых материалов Электропроводность полупроводников.

В полупроводниках свободных электронов не много, валентные электроны связаны со своими атомами. Ток может, возникнут и изменяться в широких пределах под влиянием внешних воздействий: нагревание, облучение или введение примесей. Это увеличивает энергию электронов, позволяет им оторваться от своих атомов. Место на внешней оболочке атома, покинутое электроном называется дыркой. Дырку принято считать положительно заряженной частицей с зарядом равным заряду электрона.

Ч истый полупроводник обладает собственной проводимостью и имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей. Если к полупроводнику приложить электрическое напряжение, то электроны будут перемещаться от одних атомов к другим в одном направлении, а кажущееся перемещение дырок в противоположном.

Удельная проводимость собственного полупроводника (мала)

где q – заряд электрона;

n – число электронов и дырок в единице объёма;

µ – подвижность электронов и дырок;

υ – дрейфовая скорость электронов и дырок;

Е_вн – напряжённость внешнего электрического поля.

Факторы, влияющие на электропроводность полупроводников.

1. При внесении примесей увеличивается количество свободных электронов или дырок и сопротивление полупроводника уменьшается.

2. При деформации полупроводника в холодном состоянии искажается кристаллическая решётка, и сопротивление проводника увеличивается.

3. При увеличении температуры, увеличивается количество электронов и дырок, за счёт передачи тепловой энергии электронам и разрыва ковалентных связей, и сопротивление полупроводника уменьшается.

4. При воздействии светового потока, осуществляется переход электронов в свободное состояние, за счёт передачи энергия света, и сопротивление полупроводника уменьшается. При этом энергия, предаваемая каждому электрону, зависит от частоты световых колебаний, а с увеличением яркости света (силы света) возрастает число поглощающих свет электронов.

5. При воздействии магнитного поля на полупроводник происходит искривление траектории движения электронов, и электропроводность полупроводника изменяется.