4.1 Свойства полупроводников.

Свойства полупроводников определяются следующими параметрами:

1. Удельное электрическое сопротивление = .

2. Удельная электропроводность полупроводника

= , где

е – величина заряда электрона,

n - концентрация электронов,

u – подвижность электронов.

3. Подвижность носителей заряда (u) – это скорость перемещения электрона в направленном электрическом поле при разности потенциала в 1 вольт.

Подвижность зависит от температуры, от концентрации примесей и дефектов кристаллической решетки.

5. Ширина запрещенной зоны Е (эВ) – это энергия, которую необходимо сообщить собственному электрону, чтобы он преодолел силу притяжения и стал свободным носителем заряда. Зависит от температуры.

Ширина запрещенной зоны больше у тех материалов, которые имеют более высокую температуру плавления.

6. Концентрация собственных носителей зарядов. Зависит только от температуры.

7. Концентрация примесных носителей зарядов. Зависит от количества примесей и температуры.

8. Время жизни носителей заряда – это время существования электрона с момента его отрыва до момента рекомбинации или потери энергии.

9. ТК удельного сопротивления.

В производстве полупроводниковых приборов используют следующие виды полупроводниковых материалов:

4.2 Простые полупроводники.

Простыми называют п/п, основной состав которых образован атомами одного и того же элемента. Большинство п/п материалов являются твердыми кристаллическими веществами с решеткой типа алмаза. К простым п/п относятся:

1. Германий – элемент IV группы. Плотность – 5,35 г/м³ . Температура плавления = 937^оС. Собственное удельное сопротивление  = 0,68 Ом*м. Ширина запретной зоны W = 0,75 эВ. Т.к. ширина запретной зоны невелика, поэтому рабочая температура п/п приборов на основе германия не более +80^оС. Отрицательная рабочая температура не ниже – 60^о.

Все сорта германия обладают высокой твердостью и хрупкостью.

Для использования в производстве п/п элементов легируют донорными и акцепторными примесями.

Применяется для изготовления диодов и транзисторов различного назначения. Также применяют в производстве фотодиодов, фототранзисторов, варикапов и т.д.

Монокристаллический германий для полупроводниковых приборов выпускают в виде слитков диаметром около 30мм. Маркируется германий следующим образом:

ГЭС-15, где Г- германий; Э – тип проводимости(электронная); С – легированный сурьмой;

Цифра обозначает удельное сопротивление, т.е.  = 15 ом*см.

ГДГ-7,5; германий с дырочной проводимостью, легированный галием, =7,5 ом*см.

2. Кремний – элемент IV группы. Плотность – 2,32 г/см³. Температура плавления = 1414^оС. Собственное удельное сопротивление  = 2,3 * 10³Ом*м. Ширина запретной зоны W = 1,12 эВ. Большая, чем у германия, величина запретной зоны позволяет создавать п/п приборы с верхним температурным пределом около 200^оС. Кремний является базовым материалом для изготовления планарных транзисторов и интегральных микросхем. Также из кремния выпускают выпрямительные, импульсные и СВЧ-диоды, стабилитроны, тиристоры, биполярные транзисторы различной мощности.

Монокристаллический кремний маркируется следующим образом:

КЭФ-3/2, где К – кремний; Э- электронная проводимость; Ф – легирован фосфором;  = 3 ом*см; 2 – время жизни заряда в мксек.

3. Селен – элемент VI группы. Может существовать как в аморфной, так и в кристаллической модификации. Аморфный селен является диэлектриком его удельное сопротивление  = 10¹² ом*см., кристаллический – полупроводником, удельное сопротивление которого уменьшается за счет введения примесей.

Для получения электронной проводимости вводят элементы VII группы - бром, хлор, йод.

Для получения дырочной проводимости вводят элементы V группы – фосфор, сурьма, мышьяк.

Из селена изготавливают выпрямители, фоторезисторы, фильтры в приборах инфракрасного диапазона.