Обща информация и класификацията на полупроводници
РАЗДЕЛ 3. полупроводникови материали (лекции 4-5) 4:00
3.1.1 Band теория на полупроводници
Повечето полупроводници са твърди вещества с редовен кристална структура, т.е. единични кристали. кристал им решетка се състои от множество от повтарящи се и съседните клетки с определена форма и размери. Когато взаимодействието на голям брой атоми, съставляващи кристала, нивата на електронна енергия се разделят на близко разположени нива - "енергия лента" - зона и допустимите стойности на енергия зона забранени енергии.
Разликата между изолатори и полупроводници, от гледна точка на теорията на групата, е ширина забранена лента, ако Bandgap # 916; W0 = 0,05-3 ЕГ - полупроводников материал, ако стойността е по-голяма от 3 ЕГ - диелектричен материал.
3.1.2 Основни характеристики и характеристики на полупроводникови материали
Съпротивление полупроводници заемат междинно положение между проводниците и изолаторите. Именно от тях в рамките на 10 -6 - 10 9 ома * см.
Полупроводници имат редица уникални за техните свойства драстично различни от проводниците:
- в голям обхват от температури, тяхното съпротивление се намалява, т.е. Те имат отрицателен температурен коефициент на съпротивление;
- когато се прилага в малки количества примеси полупроводникови им съпротивление променя рязко;
- полупроводникови особеност е, че неговата електропроводимост е активиран, т.е. причинена от излагане на външни фактори - светлина, ядрена радиация, електрически и магнитни полета, налягане и т.н.
На полупроводника има редица свойства на материали - естествени и синтетични, органични и неорганични, прости и сложни химически състав.
3.1.3 правилното и несвойствени полупроводници. видове примеси
Както и с метали, полупроводници, електрически ток, свързан с отнасянето на такса превозвачи. Появата на заряда носители в полупроводници се определя от няколко фактора, най-важните от които са чистотата на материала и температурата. В зависимост от степента на чистота на полупроводниците са разделени на собствен и примеси.
Semiconductor, в който в резултат на нарушаване на облигациите образувани от равен брой свободни електрони и дупки, наречени собствени. В кристала на собствената си проводник на всеки електрон в проводимата зона съответства на дупката, оставена от тях в валентната зона. В този случай, на свободния електрон има енергия по-голяма от тази, която е имало в свързано състояние, стойността на не по-малко от енергийния Bandgap.
Когато се прилага към кристала външно електрическо поле, свободни електрони ще се движат срещу областта (поради отрицателен заряд) и дупките по посока на полето. Но електроните, въпреки че се движи в обратна посока, създава нормален ток, което съвпадна с приложните областта на външната. Следователно, електрони и дупки токове, които текат в една и съща посока и по този начин се натрупват.
За повечето полупроводникови елементи се използват примесни полупроводници.
А полупроводници като примес, онечистванията се нарича и проводимостта създадени чрез въвеждане на примеси се нарича външен проводимост.
Ако група IV полупроводникови а (силиций и германий) за въвеждане на елемент от група V на периодичната таблица, като арсен, на примес атом, за да завърши ковалентни връзки с атома на основния вещество трябва четири валентните електрони. Петият електрон примеси атом в ковалентна връзка не е ангажиран. С атом е свързан сила на взаимодействието на Кулон. Енергия на това съобщение е малък - от порядъка на няколко стотни от електрон волта. По този начин, както при стайна температура топлинна енергия ≈0,03 ЕГ, е ясно, че при тази температура ще бъдат йонизирани арсен примесни атоми поради отделянето на петата валентността електрона, която се освобождава. Заедно с примес йонизация може да възникне и йонизация на атоми на основната субстанция. Въпреки това, при температура под тази, при която има значителна вътрешна проводимост, броят на електрони отделени от примесите ще бъде много по-голям от броя на електрони и дупки, генерирани поради разкъсване на ковалентни връзки. С оглед на това доминираща роля в проводимостта на кристала ще играе на електроните, поради което те се наричат мажоритарни превозвачи и дупките - малцинство. Такава полупроводникови се нарича електронен или n-тип. и замърсители дари електрони, се нарича донора.
От енергия може да се види диаграми на електрони и дупки полупроводници че донорни и акцепторни нива Wd Wa разположени в забранената зона: Нива WD - близо до дъното на лентата проводимост и нивата Wa - в близост до горната част на валентната зона. Разделяне на излишните електрони от донор, или добавяне на липсващата електрона на акцептор изисква разходи Wion йонизационна енергия.
3.1.4 Класификация полупроводници (прости химически съединения, комплекси)
С прости полупроводници включва германий, силиций, селен, телур, бор, въглерод, фосфор, сяра, антимон, арсен, сиво калай, йод.
полупроводници са също връзки:
Тройна: CuFeS2. CuAlS2 и др.
Твърдите разтвори: GeSI т.н.
Органични полупроводници са фталоцианин, нафталин и др.
3.2.1 En и външна проводимост на полупроводници
При липса на външното поле, свободни електрони и дупки са в състояние на равновесие, и се ангажират (при температура Т ≠ 0 К) случайно движение в насипно състояние на полупроводници, средната термичен скоростта на носители V е висока (например при Т = 300 К, скорост V = май 10 м / сек ).
Електрони и дупки са разпръснати, т.е. промените посоката и скоростта на неговото движение чрез сблъсъци с решетъчни възли на дефекта на решетка, примеси атома. В резултат на разсейване на разпределение на равновесие, с средната скорост на носителите за зареждане V = 0 във всяка посока.
Под влиянието на електричното поле на скоростта на полупроводникови средно носители за зареждане става различна от нула в посока, определена от посоката на електрическо поле Е; той се нарича скоростта дрейф. Движението на носители на заряд в рамките на електрическо поле се нарича дрейф.
Свързани статии