Semiconductores. Información general

Antes de, la forma de proceder al examen de los temas, nos podemos preguntar: ¿por qué se irá saber acerca de los semiconductores? Y esto es debido a, que, como se desprende de la descripción del desarrollo de la electrónica, en nuestro tiempo, los mayores avances en esta área están relacionados con el uso de dispositivos, realizadas en dispositivos semiconductores.

Semiconductores (Pe) pertenecen a la clase de sustancias, que tienen la firme estructura cristalina y de la densidad de la conductividad (104 - 10’10 Sem/cm) ocupan una posición intermedia entre los conductores (104 - 106 Sim/cm) y los dieléctricos (1010 Sim/cm o menos).

En la fabricación de pe de instrumentos con más frecuencia se utilizan silicio (Si - tiene hasta una temperatura de 140°C), el germanio (Ge - la mayor temperatura de 75°c), el arseniuro de galio (GaAs - funciona a temperaturas de hasta 350-400°C).

Tm también se considera como el selenio, telurio, algunos óxidos de, carburos y sulfuros. Tm tienen tales propiedades:

1)      negativo el coeficiente de temperatura de la resistencia - con el aumento de la temperatura, su resistencia disminuye (los conductores - crece);

2)      la adición de impurezas conduce a la reducción de la intensidad de la resistencia (los conductores - a un aumento de la);

3)      en la conductividad eléctrica de la tm afectan la radiación, la radiación electromagnética.

Los procesos de la conductividad eléctrica de la tm y dieléctricos similares, pero difieren sustancialmente de conductividad eléctrica de los conductores.Notaremos, que los electrones, se encuentran en el exterior de la órbita de un átomo de la sustancia, el nombre de valencia. Son más débiles relacionados con el motor y determinan las propiedades físicas y químicas de la sustancia.

Los conductores de los electrones, se encuentran en el exterior de la órbita de un átomo, sueltas con el kernel y ya es bastante fácil de huir de sus átomos, después de que se mueven de forma errática en el material - se libre. Si al conductor adjuntar un campo eléctrico externo, se producirá un ordenado el movimiento de los electrones - la corriente eléctrica.

En la tm, todos los electrones de valencia está firmemente ligado al cristalino ґратками mediante el denominado ковалентному de comunicación, que conoce de la química. Mientras exista este vínculo, los electrones no pueden soportar la carga eléctrica en el material.

 

 

El mecanismo de la conductividad eléctrica pe veamos en el ejemplo cristalino de las rejillas de alemania, que es un elemento del grupo IV de la tabla periódica de mendeleev. La rejilla en forma de плоскісної de la estructura se muestra en la fig alemania. 1. 1.

Los átomos de alemania ubicadas en los nodos de las rejillas cristalinas, su relación con otros átomos se realiza a través de cuatro electrones de valencia. Doble línea entre los nodos indican la naturaleza de la relación ковалентная, es decir, cada par de electrones de valencia pertenece simultáneamente a dos átomos vecinos. Cuando la temperatura del cero absoluto, y en ausencia de la exposición en el tm no hay partes móviles de los medios y de su resistencia eléctrica grande (el infinito).

En condiciones normales, como resultado de la acción de la sustancia de la energía térmica, algunos de los electrones de valencia salen de enlaces covalentes y se convierten en electrones de la conductividad - se produce un proceso de la generación de vapor de medios: los electrones y los agujeros. Si este agujero - la banca en relación ковалентному - tiene una carga positiva, que le atribuye convencionalmente.

Si ahora colocar pe en el campo eléctrico, se producirá un movimiento direccional de cargas - la corriente eléctrica. A diferencia de los conductores de la corriente en el tm se garantiza portadores de dos cargas - positivo + (los agujeros) y negativo - (los electrones).

La conductividad puro tm tiene nombre propio, el tm llevan a y tipo. Privado conductividad suele ser pequeña. Mayor conductividad tienen pe con impurezas, además, su naturaleza depende del tipo de impurezas.

Veamos un ejemplo, cuando en la fusión de puro alemania se agrega la impureza n'ятивалентного elemento (V el grupo de la tabla periódica), por ejemplo, арсену (As), como se muestra en la figura. 1.2.

Cuando застывании en algunos sitios cristalinos de las rejillas de alemania de sus átomos se sustituyen por átomos de impurezas. Cuatro de estiramiento del electrón impurezas forman el sistema de ковалентных vínculos con cuatro валентными electrones de alemania, y el quinto electrón impurezas resulta redundante - libre. Los electrones libres dejan en los nodos de las rejillas fijas de los iones con carga positiva, que crean en el cristal positivo de la envolvente de la carga.

La impureza, que da los electrones libres, se llama донорной. Pe con predominio de la cantidad de electrones libres que tiene el mismo nombre Pe con el correo conductividad, o tm n-tipo de.

Considere la introducción de germanio impurezas con tres electrones валентными (Grupo III de la tabla periódica), por ejemplo, india (En), como se muestra en la figura. 1.3.

Para la formación de un enlace covalente entre el Ge y el In de un electrón no es suficiente. Si la acción del calor del medio ambiente de los electrones desde el nivel superior de la zona de la capa de valencia se mueven en el nivel de impurezas, creando vínculos, donde no hay, gracias a la rejilla de alemania ¿por qué en la zona de la capa de valencia se forman en movimiento con акцепторной la mezcla de los agujeros, y los átomos de las impurezas se convierten en iones negativos. Esta impureza se llama акцепторной, y la empresa privada con la abrumadora cantidad de agujeros - Pe con hoyos, conductividad, o tipo p.

Prevalecen en el tm móviles los portadores de carga tienen el nombre de los principales, el resto de - complementarios.