Полупроводники естественные

Самая ранняя статья в этой области принадлежит Анкеру и др. [130]. Она датирована 1948 г., и тем не менее изложенные в ней теория, техника, условия эксперимента и результаты являются все еще вполне приемлемыми. В то время было трудно получить монокристалл германия, и авторы были вынуждены работать с напыленными пленками. Они описали и применили фотоэлектрический метод задерживающего потенциала, а не метод Фаулера, который к полупроводникам, естественно, неприменим. В их установке металлический эмиттер помещался в центре сферического коллектора с работой выхода фс и освещался светом фиксированной частоты, такой, что энергия фотонов ку превышала фс. Ток с эмиттера на коллектор строился в функции задерживающего потенциала между ними V. При останавливающем потенциале Уо ток обращался в нуль, при этом [c.272]

Нас, естественно, будет интересовать только излучательная рекомбинация, которая в полупроводнике может происходить в результате межзонных переходов (стрелка 1 на рис. 35.22) и переходов из зоны на примесный уровень (стрелка 2) или через оба примесных уровня (стрелка 3). [c.296]

Образование проводимости у естественных полупроводников [c.340]

Естественными полупроводниками являются диэлектрики, у которых в зоне проводимости имеется некоторое количество электронов проводимости, перешедших туда из валентной зоны в результате теплового движения электронов. В валентной зоне при этом образуются дырки . Примесные полупроводники являются диэлектриками, у которых в результате введения соответствующих примесных атомов возникают локальные (примесные) уровни энергии, находящиеся между валентной зоной и зоной проводимости. Если с локального уровня под влиянием теплового движения электроны переходят в зону проводимости, то образуется примесный полупроводник с п-проводимо-стью, а если электроны переходят из валентной зоны на локальные уровни, то образуется примесный полупроводник с р-проводимостью. [c.341]

Естественные полупроводники. Полупроводниками называются кристаллы, электропроводимость которых лежит между электропроводимостью проводников и диэлектриков и имеет совершенно другую, чем у обычных проводников, зависимость от температуры. [c.341]

Ясно, что электропроводимость естественного полупроводника тем больше, чем больше электронов переведено под влиянием теплового движения в зону проводимости. Но это число растет с температурой. Следовательно, электропроводимость естественных полупроводников также возрастает с температурой и заключена в интервале — 10 См/м между проводимостью хороших проводников [c.342]

См/м) н проводимостью диэлектриков (ss 10 + 10 ° См/м). Таким образом, естественные полупроводники отличаются от диэлектриков более узкой запрещенной зоной. У диэлектриков ширина запрещенной зоны составляет несколько электрон-вольт, а у полупроводников-около 1 эВ. Например, у кремния и германия ширина запрещенных зон равна соответственно 1,1 и 0,75 эВ. [c.342]

Следует отметить, что не только электроны, переведенные в зону проводимости, обусловливают электропроводимость естественных полупроводников. В результате перехода части электронов из валентной зоны в зону проводимости соответствующие [c.342]

Естественные полупроводники наряду с обычной (электронной) проводимостью обладают также и дырочной проводимое гью. [c.342]

Примесные уровни. Наиболее важными естественными полупроводниками являются кремний и германий, атомы которых принадлежат к четвертой группе периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Они имеют четыре электрона в наполовину заполненной внешней оболочке в s- и р-состояниях. В твердом состоянии эти четыре электрона связываются [c.350]

Электронные свойства естественного полупроводника коренным образом меняются при введении в него примесей атомов другого элемента. Процесс введения примесей называется легированием. [c.350]

Пятивалентные атомы, введенные в естественный четырехвалентный полупроводник в качестве примесей, берут на себя четыре ковалентные связи с соседними атомами естественного полупроводника, а пятый электрон пятивалентного атома оказывается сравнительно слабо связанным. Этот электрон продолжает принадлежать своему атому, но его энергия связи с ним очень мала, а радиус орбиты велик по сравнению со значениями этих величин для свободного атома. Это обстоятельство обусловливается тем, что электрон в атоме движется как бы в среде, диэлектрическая постоянная которой равна диэлектрической постоянной естественного полупроводника. Относительная диэлектрическая постоянная = e/Eq у крем- [c.350]

Если в естественный полупроводник IV группы ввести в качестве примеси трехвалентные атомы из III группы элементов, то для осуществления ковалентной связи с четырехвалентным окружением этим атомам не хватает по одному электрону. Недостающие электроны они заимствуют у соседних атомов с затратой небольшой энергии порядка 10 эВ. В результате в валентной зоне возникает дырка, которая и обусловливает дырочную проводимость полупроводника. Поскольку энергия ионизации основных атомов для образования дырки мала ( 10 эВ), при комнатной температуре на каждый атом примеси приходится по одной дырке. Естественная дырочная и электронная проводимости при этом, как и в случае донор-ных примесей, малы. Поэтому доминирующей будет дырочная проводимость. Трехвалентные атомы примеси называются акцепторными. Акцепторные энергетические уровни лежат в запрещенной зоне весьма близко к ее верхнему краю. Для полупроводников IV группы периодической системы элементов наиболее важными акцепторными примесями являются элементы III группы-галлий, индий, таллий. [c.351]

Например, у кремния и германия она выходит на плато существенно раньше комнатных температур. Для естественных полупроводников концентрация п- и /j-носителей одинакова. [c.355]

При выводе формулы (9.28) мы учитывали лишь скорость направленного движения электронов (дрейфовую скорость). Это естественно, так как хаотическое тепловое движение носителей-заряда не мол<ет привести к их направленному перемещению в магнитном поле. Кроме того, мы молчаливо допускали, что все носители в проводнике обладают одной и той же дрейфовой скоростью. Такое допущение может быть оправдано для металлов и вырожденных полупроводников, в которых ток переносится электронами, практически обладающими одной и той же энергией (фермиев-ской), и совершенно не применимо к невырожденным полупроводникам, в которых носители, имеющие различную энергию, могут обладать и различной скоростью дрейфа из-за зависимости их подвижности от скорости теплового движения (точнее, от времени свободного пробега). Например, при рассеянии на заряженных примесях дрейфовая скорость высокоэнергетических носителей (носителей, обладающих высокими скоростями теплового движения) будет больше, чем низкоэнергетических при рассеянии же на тепловых колебаниях решетки, наоборот, дрейфовая скорость высокоэнергетических электронов будет ниже, чем низкоэнергетических. Более строгая теория, учитывающая это обстоятельство, приводит к следующему выражению для постоянной Холла [c.267]

По мере перемещения пластины относительно луча в ней образуется последовательный ряд углублений с большим коэффициентом перекрытия, в результате чего получается ровная непрерывная канавка, имеющая в сечении V-образную форму, с шириной на поверхности пластины не более 25 мкм и глубиной около 50 мкм. При этом отсутствуют радиальные микротрещины и нагревание пластины, закрепленной к рабочему столу при помощи вакуумной присоски. Недостаток лазерного скрайбирования состоит в том, что испаренный из зоны обработки материал оседает на более холодную поверхность пластины. Однако этот тонкий слой легко удаляется ультразвуком без повреждения полупроводника или интегральной схемы. Глубина нарезанной канавки очень важна при раскалывании интегральной схемы или других тонких пластин на отдельные элементы. Экспериментально обнаружено, что при глубине канавки в 25—35% от общей толщины пластины получается раскалывание высокого качества. Более глубокие разрезы, естественно, повышают качество раскалывания, но, как правило, для их получения приходится уменьшать скорость скрайбирования. [c.172]

По режиму опыта и общим закономерностям этот метод близок к рассмотренному в начале главы методу тонкой пластины. Различия между ними касаются в основном границ применения и проистекают из различий в форме образцов. Главной областью применения метода тонкой пластинки являются твердые материалы (теплоизоляторы, полупроводники, металлы), а метод тонкого замкнутого слоя наиболее пригоден для исследования теплопроводности жидкостей, паров, газов и дисперсных материалов (порошки, волокна), причем в нем относительно просто реализуются измерения с различными внешними давлениями (от высокого вакуума до давлений в сотни атмосфер) и отсутствуют принципиальные ограничения диапазона рабочих температур. Естественно, при такой универсальности метода каждая группа веществ (жидкости, пары и газы, дисперсные материалы), каждый диапазон рабочих температур и давлений (низкие, средние и высокие) требуют создания различных по конструктивному оформлению калориметров. [c.120]

В изоляторах и особенно в так называемых естественных или истинных полупроводниках в отличие от металлов проводимость с повышением температуры возрастает, причем сильно, экспоненциально. Для этих материалов, как и для металлических проводников, справедливы те же рассуждения относительно-факторов, приводящих к уменьшению проводимости с повыше- [c.30]

Эпитаксиальные пленки выращивают на подложке из монокристалла того же или другого материала. В первом случае эпитаксиальный слой при правильной технологии становится естественным продолжением подложки. Если подложка из другого материала, то эпитаксиальная пленка полупроводника будет монокристаллической только в том случае, если между кристаллическими решетками имеется структурное и размерное соответствие, т.е. межатомные расстояния будут отличаться не более чем на 25 %. [c.594]

А-2. Электрохимическое окисление. Одним из распространенных способов получения электроизоляционных оксидных пленок на металлах и полупроводниках является электрохимическое или анодное окисление. Если металл, покрытый естественной оксидной пленкой, поместить в ячейку с электролитом, не растворяющим металл и его оксид, и поляризовать анодно, то начинается рост оксидного слоя. Такие слои называют анодными оксидными пленками (АОП). Источником кислорода при анодном окислении является вода (и лишь в незначительной степени анионы электролита, внедряющиеся в оксидный слой). Суммарная электродная реакция образования оксида [c.257]

Методы, основанные на комбинационном рассеянии света, эллипсометрии и тепловом расширении дифракционной решетки (естественной или искусственной), также значительно уступают интерференционной термометрии по чувствительности и помехозащищенности. По чувствительности ЛИТ полупроводников и диэлектриков на 2-ь4 порядка превосходит другие методы, основанные на регистрации отраженного, проходящего или рассеянного света. Выбор толщины пластинки и длины волны зондирующего света позволяет в пределах нескольких порядков изменять температурную чувствительность. Это свойство обусловлено двухступенчатым преобразованием изменений температуры в изменения интенсивности отраженного света. Такая схема позволяет управлять усилением преобразования, в отличие от многих методов, где преобразование является одноступенчатым, т. е. отражает только определенное свойство материала и не допускает усиления или ослабления коэффициента преобразования путем выбора условий считывания. [c.175]

Управляемый кремниевый вентиль (тиристор) представляет собой прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с многослойной структурой. Отпирание тиристора осуществляется посредством сигнала в цепи управления, а запирание — уменьшением напряжения источника питания (естественная коммутация) или сигналом в цепи управления (искусственная коммутация). Изменяя момент отпирания управляемого вентиля, можно менять среднее значение приложенного к нагрузке выпрямленного напряжения (фазовое регулирование). В тиристорах с естественной коммутацией вентиль запирается тогда, когда протекающий через него ток падает до нуля в выпрямителях с искусственной коммутацией вентиль может быть заперт коммутационным устройством в любой момент времени. [c.176]

Поэтому естественно, что большое значение для пленочной микроэлектроники имеют исследования по отысканию других принципов преобразования и усиления сигналов, которые позволили бы работать на поликристаллических полупроводниках. Сюда можно отнести приборы, работающие на туннельном эффекте, приборы, ток которых ограничен объемным зарядом, полевые триоды. [c.165]

Жидкие полупроводники, за исключением элементов селена и теллура, представляют собой сплавы, содержащие два и более элементов. Системы тройных и более сложных сплавов могут быть поняты путем естественного распространения представлений, развитых для систем бинарных сплавов поэтому здесь обсуждение ограничено бинарными системами. [c.49]

Схема селенового фотосопротивления показана на фиг. 157. На поверхность стеклянной пластинки 1 наносится ряд близко расположенных параллельных канавок 3. Расстояние между канавками составляет около 0,1 мм. Затем канавки заполняются проводящим веществом (графит, золото, платина) и на поверхность пластины наносится тонкий слой полупроводника 2. Если проводящие канавки соединить через одну между собой и сделать от них два вывода 4 и 5, то на стеклянной пластинке получится система близко расположенных параллельных проводников, промежутки между которыми покрыты проводниками. Эти промежутки и являются фотосопротивлениями. Естественно, что чем меньше расстояние между канавками, тем меньше сопротивление полупроводника. [c.200]

Усилитель описываемого типа обладает значительной стабильностью свойств по сравнению с усилителем с разделенными областями дрейфа носителей заряда и распространения звука (о последнем типе слоистого усилителя см. в гл. VI). Это связано с тем, что в слоистых системах возбуждение полупроводника происходит извне. При переменных от точки к точке электрофизических свойствах полупроводника в области пространственного заряда усиление там начинается при одном и том же поле во всем объеме области пространственного заряда. С точки зрения взаимодействия волн это означает, что в полупроводнике возбуждается единая волна плотности носителей. Естественно, что затухание и скорость этой волны существенно зависят от свойств непосредственно границы полупроводника, которая нестабильна вследствие контакта с окружающей средой. [c.245]

В случаях, когда y-jaT во много раз больше L, так что у. > у. определяется очень просто и лишь с небольшой ошибкой, связанной с не-определеиностью в Этот случай реализуется у висмута при низких температурах и в меньшей степени у некоторых плохих металлов и, естественно, у полупроводников. [c.289]

Малая энергия ионизации означает, что уже при температуре значительно ниже комнатной пятивалентные атомьЕ примеси ионизуются и отдают свой электрон в зону проводимости, а при комнатной температуре практически все атомы пятивалентной примеси оказываются полностью ионизованными. Подавляющее число электронов в зоне проводимости при комнатной температуре образуется за счет пятого электрона примесных атомов. Число же электронов в зоне проводимости в результате переходов из валентной зоны, обусловливающих естественную проводимость полупроводника, очень мало по сравнению с числом электронов от примесных атомов. Поэтому примесная электронная проводимость оказывается доминирующей по сравнению с естественной, а дырочная проводимость пренебрежимо мала. Пятива- [c.351]

К Помимо искусственных С., существуют естественные If . в виде политипных полупроводниковых соединений, ) ввпр. Si , слоистых полупроводников типа [c.447]

Помимо разделения Э. т. на переменные токи и постоянные токи, до нек-рой степени условно различают токи проводимости и конвекционные токи. К первым относят Э.т. в проводящих средах, где носители заряда (электроны, ионы, дырки в проводниках и полупроводниках, анионы и катионы в электролитах) перемещаются сами или эстафетно передают один другому импульсы внутри неподвижных макросред, испытывая индивидуальные или коллективные соударения с формирующими эти среды частицами (нейтралами, ионными решётками и т. п.). Для компенсации потерь и обеспечения протекания Э.т. (за исключением Э.т, в сверхпроводниках) необходимо прикладывать сторонние силы—обычно электрич. поле Е. При достаточно малых Е почти всегда справедлива линейная связь между J и Е (Ома закон) для линейных однородных изотропных сред j=aE, ст = onst. В общем случае электропроводность и может зависеть от координат (неоднородные среды), направлений (анизотропные среды), внеш. магн. поля, изменяться со временем (парамет-рич. среды) и т. п. С увеличением напряжённости Е электропроводность любой среды становится нелинейной о=а Е). Напр., под действием поля Е даже в исходно нейтральных (непроводящих) газах может возникать лавинно возрастающая ионизация — пробой (см. Лавина электронная) с прохождением иногда весьма значительных Э.т. В естественных земных условиях разряды в грозовых облаках характеризуются Э.т. до 10 А. Обычно это достигается в гл, стадии молнии, называемой обратным ударом, когда основной лидер заканчивает прокладку проводящего тракта до самой Земли. [c.515]

Считывание может быть реализовано как в проходящем сквозь структуру свете, так и в отраженном. В первом случае, естественно, все слои структуры не должны иметь сколь-нибудь заметного поглощения на длине волны считывающего света. Работа на отражение обеспечивается диэлектрическим зеркалом, нанесенным на Границе полупроводник — ЖК- При этом считывающий поток света дважды проходи через слой жидкого кристалла, что обеспечивает вдвое большую глубину модуляции по сравнению с работой на просвет при прочих равных условиях. Одновреченно это означает, что, сохранив глубину модудявди, можно в 2. .. 4 раза повысить быстродействие структуры, уменьшив вдвое толщину слоя ЖК- [c.168]

Экспериментальные результаты исследований процессов резки и сверления различных материалов с помощью ЛПМ Карелия стимулировали создание первой отечественной лабораторной технологической установки АЛТУ Каравелла , предназначенной для прецизионной обработки тонколистовых (до 1 мм) материалов изделий электронной техники. Средняя мощность излучения АЛТУ Каравелла в пучке дифракционного качества составляет не менее 20 Вт при ЧПИ 10 кГц. Многолетняя эксплуатация АЛТУ Каравелла убедительно показала, что импульсным излучением ЛПМ можно эффективно производить прецизионную обработку целого ряда материалов тугоплавких металлов (Мо, W, Та и т.д.), металлов с высокой теплопроводностью (Си, А1, Ag, Au и др.) и их сплавов, полупроводников (Si, Ge, GaAs, Si и др.), керметов, графита, естественных и искусственных алмазов, прозрачных материалов (стекло, кварц, сапфир) и др. Прецизионная обработка излучением ЛПМ имеет следующие преимущества высокую производительность изготовления деталей по сравнению с традиционными методами обработки (включая и электроискровой способ), прогнозируемое и контролируемое удаление обрабатываемого материала микропорциями, малую зону термического влияния, отсутствие расслоения материала, возможность обработки сложных поверхностей и под разными углами. Излучением ЛПМ эффективно производятся следующие технологические операции прямая прошивка отверстий диаметром 3-100 мкм, прецизионная контурная резка, скрайбирование. [c.285]

А-1. Термическое окисление. Практически все металлы и полупроводники, контактирующие с воздухом (кислородом), покрыты естественной оксидной пленкой, толщина которой при обычных условиях не превышает нескольких нанометров. Существование такой пленки возможно потому, что реакция взаимодействия металла с кис.тородом 02=М ,0а [c.256]

Выпрямительнше сварочные установки. Эти установки собирают из полупроводниковых элел ентов, которые обладают свойством проводить ток только в одном направлении. В обратном направлении полупроводники практически не пропускают электрический ток. Основные свойства полупроводникового элемента характеризуются следующими величинами. Во-первых, допустимой плотностью выпрямленного тока, отнесенной к единице рабочей поверхности полупроводникового элемента эта величина зависит от условий охлаждения элемента. Интенсивное искусственное охлаждение позволяет в 2—2,5 раза поднять нагрузку элемента по сравнению с естественным охлаждением. Во-вторых, падением напряжения в полупроводниковом элементе, зависящим от величины выпрямленного тока и свойств полупроводника. В-третьих, величиной обратного напряжения. Две последние величины характеризуют технико-экономические свойства полупроводникового элемента, от них зависит к. п. д. выпрямителя. [c.71]

Иггот да, особенно в лит. по полупроводникам, под Ф. э. понимают просто химич. потенциал, зависящий, естественно, от темп-ры. [c.299]

В предыдущих разделах подробно описано поглощение света, сопровождающееся межподзонными переходами электронов в квантовых ямах. Размерное квантование приводит, естественно, и к появлению подзон в валентной зоне. Межподзонные переходы дырок, однако, имеют свои особенности, это связано со сложной структурой валентной зоны в большинстве полупроводников, в частности в соединениях Аф , наиболее широко применяющихся при изготовлении наноструктур. [c.67]

Донорные или акцепторные примеси в твердых телах не обязательно состоят из чужеродных атомов. Они могут соответствовать и другим неоднородностям решетки, например, избытку или недостатку атомов, образующих решетку. Вакантные узлы или атомы в междуузлиях играют роль примеси. Естественно, что в примесных полупроводниках равенство между числом. дырок в валентной зоне и числом электронов в зоне проводимости нарушается. [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...