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Halbleiter. Allgemeine Informationen

Halbleiter. Allgemeine Informationen

Bevor, wie beginnen die Betrachtung der Themen, stellen wir uns die Frage: warum Rede weiter geht es über die Halbleitern? Und das ist, weil, was, wie aus den Beschreibungen der Entwicklung der Elektronik, in unserer Zeit, die größten Erfolge in diesem Bereich verbunden mit der Anwendung der Geräte, der Halbleiter-Geräten.

Halbleiter (PE) gehören zu einer Klasse von Substanzen, was haben die Feste Kristalline Struktur und der spezifischen Leitfähigkeit (104 - 10’10-SIM/cm) nehmen eine mittlere Stellung zwischen den Leitern (104 - 106 SIM/cm) und Dielektrika (1010 SIM/cm und kleiner).

Bei der Herstellung von PE-Geräte zunehmend mit Silikon (Si - hat eine Betriebstemperatur von bis zu 140°C), Germanium (Ge - die höchste Betriebstemperatur von 75°C), Galliumarsenid (GaAs - arbeitet bei Temperaturen von bis zu 350-400°C).

NP gehören auch Selen, Tellur, einige Oxide, Karbide und Sulfide. NP haben solche Eigenschaften:

1)      der negative Temperaturkoeffizient des Widerstands - mit Zunehmender Temperatur Ihren Widerstand reduziert (bei Leitern - wächst);

2)      hinzufügen von Verunreinigungen führt zu einer Verringerung des spezifischen Widerstands (bei Leitern - zu einer Erhöhung der);

3)      auf die elektrische Leitfähigkeit der NP beeinflussen Strahlung, die elektromagnetische Strahlung.

Die Prozesse der elektrischen Leitfähigkeit der NP und Dielektrika ähnliche, aber unterscheiden sich deutlich von der elektrischen Leitfähigkeit von Leitern.Beachten, dass die Elektronen, befinden sich auf der äußeren Umlaufbahn des Stoffes, der name wertiger. Sie ist schwächer als an den Kern gebunden und bestimmen die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Stoffe.

Bei den Leitern Elektronen, befinden sich auf der äußeren Umlaufbahn des, schwach an den Kern gebunden und deshalb leicht genug, verlassen Ihre Atome, dann chaotisch bewegen sich im Material - werden frei. Wenn der Leiter befestigen externes elektrisches Feld, entstehen geordnete Bewegung von Elektronen - elektrischer Strom.

In der NP alle Valenzelektronen sind die Elektronen fest verschränkt mit den Kristall-ґратками durch die so genannte ковалентному Kommunikation, von dem Sie wissen aus der Chemie. Solange diese Verbindung besteht, die Elektronen können nicht übertragen elektrische Ladung im Material.

 

 

Der Mechanismus der elektrischen Leitfähigkeit PE betrachten wir ein Beispiel Kristallgitter Deutschland, was ist ein Element der Gruppe IV des Periodensystems Mendelejew. Gitter in der Form плоскісної Struktur dargestellt in Abb Deutschland. 1. 1.

Die Atome Deutschland gehostete Websites Kristallgitter, Ihre Verbindung mit anderen Atomen erfolgt über vier Valenzelektronen. Doppelte Linien zwischen den Knoten weisen auf die Art der Kommunikation kovalente, das heißt, jedes paar Valenzelektronen gehört gleichzeitig an zwei benachbarten Atome. Bei einer Temperatur des absoluten nullpunktes und bei Abwesenheit der Bestrahlung in der NP keine beweglichen Träger und der elektrische Widerstand groß (endlos).

Unter normalen Bedingungen, in Folge der Einwirkung auf die Substanz der thermischen Energie, einige der Valenzelektronen verlassen kovalente Bindungen und werden die leitungselektronen - der Prozess Erzeugung von Dampf Medien: Elektronen und Löcher. Bei diesem Loch - den vakanten Platz in Zusammenhang ковалентному - hat eine positive Ladung, dass Ihr zugeschrieben bedingt.

Wenn jetzt setzen PE in das elektrische Feld, entsteht eine gerichtete Bewegung der Ladungen - elektrischer Strom. Im Gegensatz zu Leitern der Strom in der NP wird durch die Träger der beiden Ladungen - positive + (Löcher) und negativen - (die Elektronen).

Die Leitfähigkeit von reinem NP hat einen eigenen Namen, selbst NP beziehen sich auf die und-Typ. Ein eigenes Leitfähigkeit in der Regel eine kleine. Deutlich höhere Leitfähigkeit haben PE mit Verunreinigungen, neben Ihrer das hängt von der Art der Verunreinigungen.

Betrachten wir ein Beispiel, wenn in der Schmelze reinem Deutschland Hinzugefügt Beimischung ñ ' ятивалентного Element (V Gruppe des Periodensystems), zum Beispiel, Arsen (As), wie auf der Abbildung. 1.2.

Beim erstarren in einigen Knoten Kristallgitter Deutschland seine Atome ersetzt Atomen Verunreinigungen. Dabei werden die vier Valenzelektronen Verunreinigungen bilden ein System von kovalenter Bindungen mit vier валентными Elektronen Deutschland, und der fünfte Elektron Verunreinigungen erweist sich als überflüssig - frei. Freie Elektronen lassen Knoten Kristallgitter stationäre positiv geladene Ionen, was schaffen die in der Kristall-positive Surround-Ladung.

Die Beimischung, was gibt freie Elektronen, heißt донорной. PE vorherrschende der freien Elektronen hat einen Namen PE mit E-Leitfähigkeit, oder NP n-Typ.

Betrachten wir die Einführung in Germanium Verunreinigungen mit drei Elektronen валентными (Gruppe III des Periodensystems), zum Beispiel, Indien (In), wie es auf der Abbildung. 1.3.

Für die Bildung von kovalenten Bindung zwischen Ge und In ein Elektron fehlt. Bei der Aktion Wärme Umwelt Elektronen mit der Top-Level-Valenzband bewegen sich auf dem Niveau von Verunreinigungen, die Schaffung einer Verbindung, denen fehlt, durch die Gitter Deutschland, warum in der äußeren Zone gebildet bewegte mit акцепторной Beimischung Löcher, und Fremdatome verwandeln sich in negative Ionen. Eine solche Verunreinigung genannt акцепторной, und PE mit der überwiegenden Anzahl der Löcher - PE mit Loch Leitfähigkeit, oder P-Typ.

полупроводники

Die herrschenden in der NP bewegliche Ladungsträger haben den Titel Schlüssel, der Rest - nicht-primären.

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