18. Полупроводниковые материалы – применение и основные требования.

Полупроводниковые материалы — вещества с чётко выраженными свойствами полупроводников в широком интервале температур, включая комнатную (~ 300 К), являющиеся основой для создания полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 10⁴−10^~10 Ом⁻¹·см⁻¹ и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям (нагрев, облучение, деформации и т. п.), а также к содержанию структурных дефектов и примесей.

Полупроводники представляют собой обширную группу веществ, занимающих по величине удельного сопротивления промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Диапазон удельного сопротивления полупроводников при комнатной температуре условно ограничивают значениями 106-108Ом-м. Отличительным свойством полупроводников является сильная зависимость их удельного сопротивления от концентрации примесей. При введении примесей изменяется не только значение проводимости, но и характер ее температурной зависимости. У большинства полупроводников удельное сопротивление зависит также от температуры и других внешних энергетических воздействий (свет, электрическое и магнитное поле, ионизирующее излучение и т.д.). На управлении с помощью тепла, света, электрического поля, механических усилий электропроводностью полупроводников основана работа терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резисторов (варисторов), тензорезисторов. Полупроводники представляют собой кристаллы с регулярной структурой. Кристаллическое твердое тело - это единая система атомов, связанных между собой валентными связями. Каждый электрон, входящий в состав атома, обладает определенной энергией (находится на определенном энергетическом уровне). Совокупность уровней образует энергетический спектр электронов атома. Перемещение электрона с более низкого уровня на более высокий происходит в том случае, если ему сообщается дополнительная энергия извне. Обратное перемещение электрона сопровождается потерей им энергии. Электроны стремятся занять уровни с наименьшей энергией. Поэтому нижние уровни заполнены электронами, а верхний пуст. Такое состояние атома называют невозбужденным. При сближении атомов в кристалле энергетические уровни электронов атома расщепляются на полосу энергетических уровней (зону). Энергетические зоны разделены промежутком, не содержащим энергетических состояний, называемым зоной запрещенных уровней, или запрещенной зоной. Запре-щенные зоны соответствуют таким значениям энергии, которыми электрон не может обладать в кристаллической решетке. Это является следствием дискретности энергетических состоя-ний в атоме. 

19. Природа проводимости полупроводников материалов.

Проводимость полупроводниковых материалов зависит от количества и природы вводимых примесей, а также от воздействия электрического и магнитного полей, света и других факторов. При введении в германий 0,001 % примеси его проводимость увеличивается в десять тысяч раз.