Бинарные полупроводниковые соединения Alll bv
Элементы с меньшим порядковым № таблицы Менделеева обозначаются А, а с большим В.
Такие соединения являются ближайшими аналогами Si
lll группа (Br,Al,Ga,In)
V группа(N,P,As,Sb)
N- нитриды;
P-фосфиды;
As-арсениды;
Sb-антимониды;
Все они имеют кристаллическую структуру
Классифицируются по металлоидному элементу
-
Параметры
GaAs
GaP
InAs
InSb
SiC
t°C плавления
1238
1467
942
525
2200
рабочая t°C
450
500
низкая
низкая
>600
Подвижность дырок м2/(В*с)
0.045
7.5*10-3
0.045
0,75
6*10-3
Подвижность электронов м2/(В*с)
0.95
0.019
3.3
7,8
10-1…10-2
Коэффициент теплопроводности Вт/(м*К)
54
45
-
-
0.05
Ш33 при 300°К, эВ
1.43
2.26
0.36
0,18
2.4…3.3
Диэлектрическая проницаемость, ε
10.9
13.3
12
14
6.7
SiC- карбид кремния
ΔЭ = (2,8…3,1)эВ
В природе это муассанит - редкий минерал стехиометрический состав которого содержит 70%Si и 30%C получается восстановлением из диоксида Si(SiO2) кварцевого песка углеродом
После размола получается порошок с зубчатыми зернами различной величины (40…300мкм)
Электропроводность порошка SiC зависит:
От проводимости γ зерен исходного материала
От крупности помола (при увеличении зерна, проводимость уменьшается)
Рис.17.
Степени сжатия частиц
Напряженности Е электрического поля
Температуры t°C среды
Вследствие всех этих факторов проводимость носит нелинейный характер, это используется в варисторах.
Рис.18.
0 до V1 – ток идет через запирающие слои на контактирующих поверхностях зерен.
V1 до V2 - пробиваются оксидные пленки
V2 до V3 – микро нагрев контактов между отдельными зернами карбида кремния (появление дополнительных носителей заряда)
Эквивалентная схема варистора имеет вид
Рис.19.
В реальном варисторе таких параллельных цепочек очень много, следовательно, ВАХ – не ломаная, а плавная кривая.
Наряду с варисторами карбид кремния используется в вентильных разрядниках.
Рис.20.
Связующим веществом, скрепляющим зерна SiC, могут быть глины – такой материал называется тирит, если связующее вещество – жидкое стекло , то материал – вилит.
Арсенид галлия(GaAs)
Один из самых перспективных: ΔЭ=1,43 эВ это больше, чем у Si и Ge
Акцепторами могут быть Zn, Cu, Cd;
Донорами S,Se;
Tпл=1826°С;
Полупроводниковые приборы из GaAs превосходят по быстродействию приборы из (Si и Ge), благодаря большей подвижности электронов, а по рабочей t°C (до 450°C) даже Si.
Использование: дозиметры рентгеновского излучения, полупроводниковые лазеры, изготовление полевых транзисторов с барьерами Шоттки, генераторы Ганна – очень выгоден в оптоэлектронике (фото-, светодиоды, солнечные батареи)
Недостатки: токсичность, дороговизна.