Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
146
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
634.37 Кб
Скачать

Лекция 22.

Полупроводниковые

материалы

Определения Полупроводники – материалы

(кристаллы, поликристаллические и аморфные материалы, элементы или соединения) с

существованием запрещенной зоны (между зоной проводимости и валентной зоной).

Следствие:

-полупроводники занимают промежуточное положение по электропроводности между металлами и диэлектриками; -электропроводность полупроводников падает при понижении температуры (у металлов обычно растет).

Типы полупроводников

В полупроводниках часто наблюдается смешанный тип химических связей: ковалентно-металлический, ионно-металлический и др. К ним

относятся многие химические элементы и химические соединения:

-простые вещества: германий, кремний; селен, теллур, бор, углерод, фосфор, сера, сурьма, мышьяк и др.;

-окислы и сульфиды многих металлов: NiO, Cu2O, CuO, CdO, PbS и др.;

-тройные соединения: CuSbSr, CuFeSe2, PbBiSe3 и др.; -твердые растворы GeSi, GaAs1-x Px и др.;

-органические красители и другие материалы: антрацен, фталоцианин, нафталин и другие.

Полупроводники могут быть жидкими или твердыми, кристаллическими или аморфными.

Виды полупроводников

Кристаллические полупроводниковые материалы

Полупроводниковые материалы по структуре делятся на кристаллические, твердые, аморфные и жидкие, так же существуют полупроводниковые приборы и полупроводниковые приборы, которые классифицируют в зависимости от механизма работы и функционального назначения.

Наибольшее практическое применение находят неорганические кристаллические полупроводниковые материалы, которые по химическому составу разделяются на следующие основные группы:

Элементарные полупроводники: Ge Si, углерод (алмаз и графит) Sn (серое олово), Te, Se. Важнейшие представители этой группы Ge и Si имеют кристаллическую решётку типа алмаза (алмазоподобны).

Соединения типа AIIIBV элементов III и V группы имеют в основном кристаллическую структуру типа сфалерита. Связь атомов в кристаллической решетке носит преимущественно ковалентный характер с некоторой долей (до 15%) ионной составляющей.

Соединения элементов VI группы (O, S, Se, Te) с элементами I- V групп. В обширной группе этих полупроводниковых материалов наибольший интерес представляют соединения типа AIIIBVI с кристаллической структурой типа сфалерита или вюрцита, реже типа NaCl.

Тройные соединения типа AIIBIVCV2 Они кристаллизуются в основном в решетке халькопирита. Обнаруживают магнитное и электрическое упорядочение. Образуют между собой твердые расплавы. Во многом являются электронными аналогами соединений типа AIIIBV. Типичные представители: CuLnSe2, CdSnAs2, CdGeAs2,ZnSnAs2.

Карбид кремния SiC - единственное химическое соединение, образуемое элементами IV группы. Обладает полупроводниковыми свойствами во всех структурных модификациях. Один из наиболее тугоплавких и широкозонных среди используемых полупроводниковых материалов.

Основные полупроводниковые приборы:

В настоящее время для

 

выпрямления электрическогоДИОД

 

тока в радиосхемах наряду с

 

двухэлектродными лампами

 

всё больше применяют

 

полупроводниковые диоды, так

 

как они обладают рядом

 

преимуществ. Здесь отпадает

 

необходимость источника

 

энергии для получения

 

носителей заряда. В сложных

 

схемах экономия энергии,

 

получается за счет этого,

 

оказывается весьма

 

значительной. Кроме того,

 

полупроводниковые

 

выпрямители при тех же

 

значениях выпрямленного тока

 

более миниатюрны, чем

Рисунок 1 Устройство диода

ламповые.

Полупроводниковые диоды

 

изготовляют из германия,

 

Транзистор

Транзистор - полупроводниковое устройство, которое состоит из двух областей с полупроводниками или типа, между которыми находится область с полупроводником -типа или -типа. Таким образом, в транзисторе есть две области перехода. Область кристалла между двумя переходами называют базой, а внешние области называют эмиттером и коллектором.

Транзисторы заменяют электронные лампы, широко используются в технике.

Рисунок 2 Транзистор (этапы большого пути)

ФОТОЭЛЕМЕНТ

Фотоэлемент, электронный прибор, в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения генерируется эдс (фотоэдс) или электрический ток (фототок). Действие Фотоэлемент основывается на фотоэлектронной эмиссии или фотоэффекте внутреннем.

Рисунок 3 Схематическое изображение фотоэлемента с внешним (а) и внутренним (б) фотоэффектом; К — фотокатод; А — анод; Ф — световой поток; n и p — области полупроводника с донорной и акцепторной примесями; Е — источник постоянного тока, служащий для создания в пространстве между К и А электрического поля, ускоряющего фотоэлектроны; Rн — нагрузка; пунктирной линией обозначен р — n-

Соседние файлы в папке лекции по материалке