Semiconductorii sunt materiale (cristale, materiale polichristale și amorfe, elemente sau compuși) cu existența unei benzi interzise (între banda de conducție și banda de valență). Semiconductorii ocupă o poziție intermediară în conductivitatea electrică dintre metale și dielectrice; Conductivitatea electrică a semiconductorilor scade odată cu scăderea temperaturii. Materialele semiconductoare sunt caracterizate de înaltă
proprietăți electrice sensibilitate la influențele externe (căldură, radiații și astfel deformarea. p.), precum și la conținutul defectelor structurale și a impurităților. Materialele semiconductoare din structură sunt împărțite în cristaline, solide, amorfe și lichide. Conform compoziției chimice a materialelor semiconductoare sunt împărțite în substanțe simple (, semiconductori elementar atomice - germaniu, siliciu, telur, etc.) și orice tip de compuși chimici. Proprietățile unice ale materialelor semiconductoare cauzate larg tehnic le folosesc pentru fabricarea unei game largi de dispozitive -. Diode semiconductoare, tranzistori, tiristori, fotodiode, fototranzistoare, LED-uri, lasere semiconductoare, transformare rădăcină precum și senzori de presiune, câmp magnetic, temperatură, radiație etc. Utilizarea semiconductoarelor cauzate în
radio inginerie, cibernetică, automatizare, telemehanică. Electronica semiconductoare a deschis noi moduri de microminiaturazare a diverselor echipamente electronice.
suficiența energiei termice a rețelei sau ca rezultat al unei acțiuni energetice externe, electronul trece de la banda de valență la zona
conductivitate și să devină libere. Energia necesară pentru această tranziție este determinată de lățimea benzii interzise. Cu electronul care părăsește banda de conducție în banda de valență, nivelul de energie, numit o gaură, rămâne liber și banda de valență nu devine complet umplută. Electronul are o sarcină negativă, gaura este de obicei considerată o particulă încărcată pozitiv, numeric egală cu sarcina electronului. Astfel, o pereche de purtători de sarcină liberă este formată în cristal - un electron din banda de conducție și o gaură în banda de valență, care creează conductivitatea electrică intrinsecă a unui semiconductor al cărui tip este o gaură de electroni.
Conductivitatea electrică a semiconductorilor de impurități.
Atomii de impuritate semiconductoare impuritate sau electroni care alimentează banda de conducție a semiconductorului, sau să le ia de la nivelul banda de valență. Aceste tranziții de electroni se efectuează la un cost semnificativ mai mic de energie necesară pentru ca electronii să depășească bariera de potențial într-un decalaj de semiconductoare. Prin urmare, aceste tipuri de tranziții în semiconductori dopați sunt de bază, domină trecerea electronilor din banda de valență la banda de conducție. atomi impurității, situate în banda interzisă a semiconductorului, creând în cadrul acestei zone nivele energetice discrete sau la marginea inferioară în apropierea benzii de valență, fie la partea de sus, aproape de banda de conducție. Datorită atomilor săi de impuritate concentrație scăzută sunt distribuite în rețeaua semiconductorilor la distanțe foarte mari unul de altul, astfel încât nu interacționează unele cu altele.
Impuritatea este o substanță care face parte din alta. Tipuri de impurități. Amestecarea în funcție de efectul său asupra tipului de conductivitate de material semiconductor se disting: acceptoare, donatoare, amfoteri, și locul de introducere a atomilor săi în rețeaua cristalină a semiconductorului - pe impurități substituțională și interstițial. Acceptor impuritate - impuritate în semiconductor, care este însoțită de ionizare de prindere a electronilor din banda de valență sau o impuritate donor. Un exemplu tipic de impuritate acceptor - grupa III de atomi de elemente (B, Al, Ga, In) in grupul elementar semiconductori IV -ge și Si. În semiconductori complexe impurități acceptoare pot fi atomi de elemente electronegative (O, S, Se, Te, CI, etc.), dar excesul în ceea ce privește compoziția corespunzătoare formulei stoichiometric. Introducere acceptor semiconductor impuritate în conformitate cu acest tip p conductivitate, ionizarea impurităților acceptoare conduce la găuri în banda de valență, care este descrisă ca o tranziție a unui electron din banda de valență la nivelul de impuritate acceptor, situat în banda interzisă. impuritate Acceptor se caracterizează prin energia necesară pentru această tranziție (acceptor impuritate energie de ionizare). Acceptor impurității energie de ionizare de ordinul energiei termice kT (impurități acceptoare de mică adâncime) descrie un model de hidrogen. Energia de ionizare a impurității acceptor într-un timp mai mic decât energia atomului de hidrogen de ionizare 10 eV (- constanta dielectrică semiconductoare, m0 - masa electron liber, m * - masa efectivă a găurilor)
de ordinul 10-100 MeV.
39) Impuritatea donor (atașament disociative) - o impuritate în ionizare semiconductor, care duce la o tranziție a unui electron în banda de conducție sau acceptor nivelul impurităților. Un exemplu D. p.- grup tipic element de impuritate V (P, As, Sb, Bi) în grupa semiconductorii elementari IV - Ge și Si. In semiconductori complexe rol DA n. Atomi electropozitive pot juca elemente (Cu, Zn, Cd, Hg, etc.), în exces în ceea ce privește compoziția. D. Introducere n. Conform unei conductivității electronice semiconductoare, deoarece ionizare D. p. Conduce la electroni în banda de conducție, care este descrisă ca o tranziție a unui electron în banda de conducție cu nivel donator, situat în zona interzisă. Transferul de energie este caracterizat de energia necesară pentru o astfel de tranziție (energia de ionizare). D. p. Cu energia de ionizare de ordinul kT energie termică (mici impurități) descrie un model de hidrogen. Contabilizarea proprietăților dielectrice ale semiconductoare (caracterizate prin sale permitivitate e) și diferența de efective de masa m * a electronilor de conducție de la liberă m0privodit masa de electroni la faptul că energia de ionizare D. n. Este in e2m0 / m * ori mai mică decât energia de ionizare a atomului de hidrogen (
40) Amestec de substituție. Luați în considerare rolul impuritatea substituție simplu semiconductor exemplu siliciu, care este un grup de elemente 4 din tabelul periodic și care are o structură de diamant. Legătura chimică dintre atomii de siliciu este covalentă și se realizează prin intermediul a 4 electroni de valență. Dacă atomul de siliciu în orice punct din rețea pentru a înlocui un atom de element de trivalent, cum ar fi bor având doar trei electroni de valență, apoi pentru comunicarea cu atomii de siliciu vecine îi lipsește un electron, care este împrumutat de la atomul de siliciu. Care o gaură este formată în zăbrele, care, sub influența tensiunii aplicate începe să se miște în direcția câmpului electric, determinând o conductivitate. În consecință, pentru siliciu, bor trivalent este o impuritate substitutivă acceptor. Dacă atomul de siliciu este înlocuiți elementul atom pentavalent, cum ar fi arsenic, apoi patru electronii de valență sunt legați atomii de siliciu, și ar fi de prisos. Acest electron nu participă la formarea unei legături chimice într-un cristal de siliciu. El continuă să se miște în jurul unui atom de arsenic, al cărui câmp electric în siliciu este slăbit de 12,5 ori. Deoarece gama slăbire a câmpului orbitei electronului este crescut de 12,5 ori, iar energia legăturii sale cu reducerea atomilor de arsenic, la aproximativ 151 de ori. Având această energie, electronul este separat de atomul de arsenic și dobândește capacitatea de a se deplasa liber în cristal. Prin urmare, arsenicul pentru siliciu este o impuritate substitutivă donator. Rolul impurităților substitutionali în compuși chimici semiconductori juca nu numai atomi străini, dar, de asemenea, propriile lor atomi.
41) Dependența conductivității electrice specifice a semiconductorilor pe t.
Capacitatea solidelor de a transmite curent electric este caracterizată de conductivitatea lor electrică sau de conductivitatea electrică. Inversitatea conductivității electrice se numește rezistivitate. Cu cât mai mulți electroni dintr-un corp solid, cu atât mai mult conductivitatea sa electronică. Se referă la un material semiconductor cu o banda de valență complet umplut, iar banda de conducție nu este finalizată la o temperatură de zero absolut, iar lățimea benzii interzise separarea acestora pot fi mici (de exemplu, semiconductori îngust gap) sau suficient de mare (așa-numitele semiconductori wide-gap). De asemenea, se face distincție între semiconductori intrinseci și impurități. Semiconductorii proprii includ semiconductori chimic pure. conductibilitatea lor poate avea loc numai ca urmare a tranzițiilor de electroni din banda de valență nivelurile superioare la niveluri inferioare ale benzii de conducție. Eliberarea unul dintre nivelurile de banda de valență este tratată ca apariția de găuri mobile, în timp ce nivelul de ocupare a electronilor în banda de conducție - ca crearea unui electron liber.
procesul de excitație termică este de obicei implementată numai în semiconductori îngust decalaj, care astfel poate exista atât ca electron și conductivitate gaura. În semiconductorii cu decalaj mare, transportoarele actuale nu sunt generate în mod termic și astfel de substanțe sunt adecvate dielectricilor. Conductivitatea lor electrică poate fi realizată în principal numai cu ajutorul impurităților. proprietăți conductive sunt determinate de impuritatea introduse în semiconductori semiconductoare proprii număr relativ mic de atomi de impuritate, care pot fi fie donatori sau acceptori de electroni. În primul caz, donatorul are propriul său nivel de energie al electronului aproape de martor „de jos“, la temperatura de zero absolut al benzii de conducție, în cazul în care acestea pot da cu ușurință un electron în banda de conducție prin excitare lor termice, ceea ce duce la nașterea unui electron liber. În cel de-al doilea caz, așa-numitul. captatori - atomi capabili de a se lega excesul de electroni, - aceasta retras în mod esențial de valență de electroni de la un obișnuit atomii de cristal cu zăbrele, creând în ea o poziție de electroni, adică O gaură care poate călători prin volum ca o particulă încărcată pozitiv. Este evident că acest lucru a avut loc, este necesară prezența unui atom de impuritate nu este ocupată de nivelul de energie de electroni, care se află nu departe de „plafonul“ al benzii de valență. Astfel, în impuritățile cu semiconductori cu decalaj mare, este posibilă o puritate electronică pură, o gaură pură sau, în final, o conductivitate electrică mixtă. Cu creșterea temperaturii, mobilitatea electronilor și a găurilor scade ca urmare a creșterii intensității vibrațiilor termice ale rețelei cristaline, care împiedică mișcarea dirijată a purtătorilor. Pe de altă parte, cu creșterea temperaturii, concentrațiile de electroni din banda de conducție și gaura din banda de valență cresc brusc. Orice semiconductor este un izolator la temperaturi apropiate de zero absolut, deoarece banda de valență este umplută complet contactul electric și banda de conducție este complet lipsit de electroni. Conductivitatea electrică apare numai la o temperatură absolută finită și suficient de mare.
42) Curățarea siliciului prin metoda topirii zonei.
Tehnologia de formare a compusului aplicare semiconductor metoda zonei de topire permite combinarea într-un singur ciclu de proces doar trei etape: sinteză, purificarea profundă a compusului sintetizat și în creștere un singur cristal de la ea. Zona de topire este una dintre
cele mai eficiente metode de purificare profunda a semiconductorilor. Ideea metodei este legată de solubilitatea diferită a impurităților în fazele solide și lichide ale semiconductorului. Un singur cristal este produs din topitură, totuși, înainte de începerea cristalizării, nu toată faza solidă a cristalului se topește, dar
1) conversia siliciului tehnic într-un compus ușor volatil, care poate fi ușor redus după purificare;
2) purificarea compusului prin metode fizice și chimice;
3) reducerea compusului cu eliberarea de siliciu pur;
4) Purificarea finală a siliciului prin metoda topirii zonei fără creuzet;
5) creșteri singulare în creștere.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: