Инженерная графика
Физика
Атомные станции
Строймех
ТКМ
Начертательная геометрия
Экология энергетики
Сопромат
Готика
Черчение
Теплотехника
Математика

Театр

Конспект лекций
Атомная энергетика
Карта

Свойства полупроводников проявляют многие материалы. Среди этих материалов встречаются как элементарные полупроводники: кремний, германий, селен, так и химические соединения: карбид кремния, сульфиды и селениды различных металлов, арсениды, фосфиды и антимониды, а также окислы металлов.

Германий используют для изготовления высокочастотных приборов и приборов, коммутирующих большие токи. Легированный кремний используют для изготовления приборов работающих в полях высокой напряженности.

В принципе для изготовления  полупроводниковых элементов пригоден и углерод в модификации алмаза.

Полупроводниковые химические соединения.

Полупроводниковыми свойствами обладают многие химические соединения. В химии полупроводниковых соединений приняты обозначения типа AIIIBV, где АIII - элемент третьей группы, a BV - элемент пятой группы.

Соединения типа AIVBIV.

Одним из важнейших для техники соединений типа AIVBIV является карбид кремния. Взаимодействие кремния с углеродом приводит к усилению ковалентной связи, следовательно, температура плавления карбида кремния будет выше, чем у чистого кремния. Кроме того, у карбида кремния повышается величина запрещенной зоны. Поэтому из карбида кремния можно изготавливать приборы, работающие при более высокой температуре, чем кремниевые приборы.

Полупроводниковые соединения типа AIIIBV

Эти соединения образуются в результате взаимодействия элементов III-б подгруппы периодической таблицы (бора, алюминия, галлия, индия) с элементами V-б подгруппы (азотом, фосфором, мышьяком и сурьмой). Для соединений такого типа характерен тип химической связи называемой донорно-акцепторной. Этот тип связи представляет собой переход от ковалентной связи к ионной. Физические свойства таких материалов определяются энергией связи, которая уменьшается по мере роста порядкового номера элементов, входящих в состав материала. Подвижность носителей заряда в полупроводниках такого типа ограничивается в основном рассеянием электронов на оптических тепловых колебаниях решетки, под которыми понимают противофазное смещение соседних атомов. Поскольку атомы А111 и BIV обладают некоторым ионным зарядом, то их противофазное смещение приводит к появлению дипольного момента, являющегося эффективным центром рассеяния носителей заряда. Чем больше разность электроотрицательностей элементов, образующих соединение, тем сильнее выражена ионная составляющая химической связи. Соответственно возрастает рассеяние электронов и дырок на оптических колебаниях и уменьшается подвижность носителей заряда.

Многообразие свойств полупроводников типа АIIIВV привело к их широкому применению в различных технических устройствах. На их основе изготавливают инжекционные лазеры и светодиоды. У арсенида галлия ширина запрещенной зоны близка к ширине запрещенной зоны кремния, а подвижность носителей заряда близка к подвижности носителей заряда германия. Поэтому данный материал является весьма перспективным для изготовления интегральных микросхем с высоким быстродействием.

Полупроводниковые соединения типа AIIBVI

К соединениям типа AIIBVI относят хапькогениды цинка, кадмия и ртути. Химическая связь носит смешанный ковалентно-ионный характер. Компонента ионной связи в таких соединениях выражена сильнее по сравнению с соединениями типа AIIBVI. С ростом средней атомной массы атомной массы соединений уменьшается ширина запрещенной зоны и снижается температура плавления, одновременно повышается подвижность носителей заряда. Соединения типа AIIBVI применяются для изготовления фоторезисторов, обладающих высокой чувствительностью в видимой области спектра, а также для изготовления люминофоров.

Основные области применения полупроводниковых материалов:

- выпрямительные и усилительные приборы разной мощности на разные частоты неуправляемые и управляемые – диоды, транзисторы, тиристоры;

- нелинейные резисторы – варисторы;

- терморезисторы;

- фоторезисторы;

- фотоэлементы;

- термоэлектрические генераторы.

Изготовленные из полупроводников приборы обладают целым рядом преимуществ. К ним относятся:

- большой срок службы (при электронной электропроводности отсутствует старение материалов);

- малые габариты и вес;

- простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов);

- полупроводниковые приборы, заменяющие лампы, не имеют цепей накала, потребляют незначительную мощность и обладают малой инерционностью;

- при освоении в массовом производстве они экономически целесообразны.

Организационная диаграмма

Свойствами проводниковых материалов обладают металлы и металлические сплавы, находящиеся как в твердом, так и жидком состоянии, углеродистые материалы, водные растворы и расплавы электролитов и ионизированные газы. В зависимости от области применения к проводниковым материалам предъявляют различные требования: от одних из них требуется высокая удельная электропроводность, от других, наоборот, — высокое (при этом заданное) удельное сопротивление, от третьих — высокое постоянство контактного сопротивления и т. д. Поэтому к этому классу электротехнических материалов относят различные по составу, строению и свойствам материалы, которые будут разбиты на отдельные группы.


Электротехнические материалы