Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Р-типа

Примесной проводимости.

По виду проводимости.

По строению.

Простые.

По составу.

По происхождению.

1.1 Природные (образуются в природных условиях).

1.2 Синтетические (синтезируются химическим путём).

2.

2.1 Органические (соединения углерода с водородом, азотом, кислородом и др.).

2.2 Неорганические (не содержат в своем составе углерода).

Германий Ge, кремний Si, селен Se.

3.2 Сложные (сложные соединения различных элементов).

Карбид кремния SiC, окись железа Fe2O3 (гематит), окись меди (I) Cu2O.

4.1 Кристаллические (имеют кристаллическую структуру).

4.2 Аморфные (не имеют кристаллической структуры - изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления).

5.1

Si
Si
Si
Si
Si
Собственной проводимости.

Чистый полупроводник, в котором примеси составляют не более 10-11 %, имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей.

Например, элементы IV группы:

а) углерод C

б) кремний Si

в) германий Ge

5.2.1

As
Si
Si
Si
Si
n-типа.

В качестве примеси используют элементы высшей группы (донор), основные носители заряда электроны, неосновные – дырки.

Например, элементы V группы:

а) фосфор P;

б) мышьяк As;

в) сурьма Sb.

Al
Si
Si
Si
Si
В качестве примеси используют элементы низшей группы (акцептор), основные носители заряда дырки, неосновные – электроны.

Например, элементы III группы:

а) бор B;

б) алюминий Al;

в) индий In.

Применение: электронная техника (выпрямители, усилители, бесконтактные переключатели, инверторы, интегральные схемы).


ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Электропроводность полупроводников.

В полупроводниках свободных электронов не много, валентные электроны связаны со своими атомами. Ток может, возникнут и изменяться в широких пределах под влиянием внешних воздействий: нагревание, облучение или введение примесей. Это увеличивает энергию электронов, позволяет им оторваться от своих атомов. Место на внешней оболочке атома, покинутое электроном называется дыркой. Дырку принято считать положительно заряженной частицей с зарядом равным заряду электрона.

Eвн
Si
Si
Si
Si
Si
Чистый полупроводник обладает собственной проводимостью и имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей. Если к полупроводнику приложить электрическое напряжение, то электроны будут перемещаться от одних атомов к другим в одном направлении, а кажущееся перемещение дырок в противоположном.

Удельная проводимость собственного полупроводника (мала)

 

где q – заряд электрона;

n – число электронов и дырок в единице объёма;

µ – подвижность электронов и дырок;

υ – дрейфовая скорость электронов и дырок;

Евн – напряжённость внешнего электрического поля.

Факторы, влияющие на электропроводность полупроводников.

1.При внесении примесей увеличивается количество свободных электронов или дырок и сопротивление полупроводника уменьшается.

2.При деформации полупроводника в холодном состоянии искажается кристаллическая решётка, и сопротивление проводника увеличивается.

3.При увеличении температуры, увеличивается количество электронов и дырок, за счёт передачи тепловой энергии электронам и разрыва ковалентных связей, и сопротивление полупроводника уменьшается.

4.При воздействии светового потока, осуществляется переход электронов в свободное состояние, за счёт передачи энергия света, и сопротивление полупроводника уменьшается. При этом энергия, предаваемая каждому электрону, зависит от частоты световых колебаний, а с увеличением яркости света (силы света) возрастает число поглощающих свет электронов.

5.При воздействии магнитного поля на полупроводник происходит искривление траектории движения электронов, и электропроводность полупроводника изменяется.


ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД (p-n-переход)

 

Электронно-дырочный переход (p-n-переход) – это слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности (одна может быть металлом).

Получение p-n-перехода.

1.

p
n
Si
Al
Сплавной контакт между двумя полупроводниками разного типа электропроводности. В результате образуется некоторая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на большие токи (более 10А) и большие обратные напряжения (до 1 кВ).

2.

Ед
+ + + + + + + +
- - - - - - - -
+
-
р
п
-
+
p
n
Si
W
Контакт между пластинкой полупроводника и металлическим остриём. В результате образуется малая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на малые токи (n∙10мкА) и малые обратное напряжения (n∙10В).

В n-полупроводнике много электронов, а в p-полупроводнике много дырок и между полупроводниками начинается обмен носителями заряда. При этом оставляя в приконтактной области некомпенсированный заряд ионов (положительный в полупроводнике n-типа и отрицательный в полупроводнике p-типа). Область раздела оказывается обедненной свободными носителя заряда и, не смотря на малую ширину (10-6-10-8 м), обладает большим сопротивлением, во много раз больше остальной части полупроводника. В результате образуется местное электрическое поле Ед, которое препятствует дальнейшему диффузионному потоку носителей заряда.

Работа p-n-перехода.

1.

Ед
-
+
Евн
+ + + +
- - - -
+
-
р
п
-
+
Ед
+
-
Евн
+ + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - -
+
-
р
п
-
+
Обратное включение. Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение «+» к n-области, а «-» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Евн совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться от границы раздела, расширяя область раздела и сопротивление перехода сильно возрастёт. Через p-n-переход будет походить малый обратный ток Iобр,, созданный неосновными носителями.

2. Прямое включение. Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение «-» к n-области, а «+» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Евн не совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться к границе раздела, ссужая область раздела и сопротивление перехода резко уменьшается. Через p-n-переход будет походить большой прямой ток Iпр,, созданный основными носителями.

Воль - амперная характеристика (ВАХ)p-n-перехода.

Воль - амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока проходящего через p-n-переход и внешним напряжением.

1.

Iобр
Uобр.max
1
2
3
Iпр
Uпр
I=Iобр(e40U-1)
Электрический пробой. Сильное электрическое поле срывает электроны с орбит, образуя дополнительные пары неосновных носителей заряда, и ток в обратном направлении начинает увеличиваться.

2. Лавинный пробой. Разогнавшиеся в электрическом поле электроны способны ионизировать нейтральные атомы, образуя дополнительные пары неосновных носителей, которые также способны к ионизации и т.д. Ток быстро возрастает при малом изменении напряжения.

Электрический и лавинный пробои обратимые.

3. Тепловой пробой. Переход перегревается из-за больших токов и начинается термогенерация электронов. Переход может выгореть, и такой пробой необратим.


ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

1. Германий (Ge). Твёрдый кристаллический хрупкий материал с металлическим блеском (содержание в земной коре 0,001%).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 80 0С;

- не взаимодействует с водой;

- высокая коррозийная стойкость (до 600 0С);

- не прозрачен для видимого света и относительно прозрачен для инфракрасных лучей при длине волны более 1,8 мкм.

Применение: полупроводниковые приборы, фотоэлементы, тензодатчики, детекторы ядерного излучения.

2. Кремний (Si). Кристаллический материал тёмно-серого света с металлическим блеском, самый распространенный в природе после кислорода (содержание в земной коре 29,5%).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 200 0С;

- не взаимодействует с водой;

- высокая коррозийная стойкость (до 900 0С);

- химически устойчив при комнатной температуре, не реагирует с многими кислотами в любой концентрации, и растворяется в кипящих щелочах;

- не прозрачен для видимого света и относительно прозрачен для инфракрасных лучей при длине волны более 1,2 мкм.

Применение: базовый элемент полупроводниковой электроники (полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы), фотоэлементы солнечных батарей, тензодатчики, детекторы ядерного излучения, раскислитель при производстве стали.

3. Селен (Se). Кристаллический материал различной окраски в зависимости от строения, в природе встречается редко и в малых концентрациях (содержание в земной коре 6∙10-6 %).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 75 0С;

- не взаимодействует с водой до 100-150 0С;

- не окисляется при комнатной температуре;

- растворяется в щелочах с образование солей;

- спектральные характеристики почти совпадают со спектральной характеристикой глаза;

- прозрачен для инфракрасных лучей.

Применение: полупроводниковые приборы, фотоэлементы, защитные покрытия в приборах инфракрасного диапазона, краситель для красок, пластмасс, резин и керамики.

4. Карбид кремния (SiC). Хрупкий поликристаллический бесцветный материал, в природе встречается крайне редко в виде минерала муасанита.

Свойства:

- высокая твёрдость (немного уступает алмазу);

- при содержании кремния Si более 70% обладает электронной проводимостью, а при содержании углерода С более 30% – дырочной;

- при легировании элементами V группы, окрашивается в зелёный свет, а при легировании элементами II и III групп, окрашивается в голубой или тёмно-фиолетовый свет;

- нелинейная зависимость между током и напряжением;

- рабочая температура полупроводниковых приборов до 700 0С.

- высокая коррозийная стойкость (до 1400 0С);

- высокая химическая стойкость, при комнатной температуре не взаимодействует с кислотами, при нагревании растворяется в расплавах щелочей, а так же взаимодействует с ортофосфорной кислотой (Н3РО4);

Применение: варисторы (нелинейные резисторы), светодиоды, высокотемпературные диоды, транзисторы, для механической обработки материалов.


КЛАССИФИКАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

 


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Описанные способы получения материалов относятся к порошковой металлургии | Жидкие

Дата добавления: 2014-03-03; просмотров: 433; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.006 сек.