Диэлектрики отличие от полупроводников

Однако в отличие от полупроводников во многих диэлектриках подвижность электронов и дырок чрезвычайно мала в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем в полупроводниках. Столь низкие значения подвижности связаны с тем, что электроны находятся в этих веществах в связанном состоянии, образуя квазичастицы— поляроны. [c.273]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках АЯ >кГ и лишь ничтожное количество [c.98]

Диэлектрики в отличие от полупроводников имеют более широкую запрещенную зону (до 7—10 эВ). Поэтому при обычных температурах они обладают очень низкой концентрацией свободных носителей заряда, обусловливающей чрезвычайно малую их электропроводность. Это позволяет использовать диэлектрические пленки в качестве изолирующих прокладок между металлами или металлами и полупроводниками в тонкопленочных и интегральных схемах. [c.271]

В отличие от металлов в полупроводниках и диэлектриках также возникает так называемый внутренний фотоэффект, состояш,ий в возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для внутреннего фотоэффекта энергия поглощенного светового кванта не должна быть меньше ширины запрещенной зоны (разность энергии между нижней границей зоны проводимости и верхней границей валентной зоны). [c.345]

В отличие от диэлектриков и полупроводников в металлах валентная зона заполнена электронами либо частично, либо целиком, но при этом перекрывается со следующей разрешенной зоной. Заполненные состояния от незаполненных отделяются уровнем Ферми. Таким образом, уровень Ферми в металлах расположен в разрешенной зоне. [c.255]

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]

Приближенная количественная оценка показывает, что в диэлектрике с шириной запрещенной зоны 3 эВ концентрация свободных носителей заряда при комнатной температуре должна составлять j 2 10 м . При подвижности носителей Ыр 10 м /(В с) (100 см /(В с)) удельная электропроводность такого диэлектрика должна быть порядка 7 10 Ом х X м" (7-10 Oм см ). В действительности столь низкая электропроводность в диэлектриках не наблюдается из-за наличия в них примесей и дефектов, создающих энергетические уровни в запрещенной зоне. Концентрация свободных носителей заряда в таких диэлектриках определяется фактически количеством и характером расположения донорных и акцепторных уровней в запрещенной зоне. У контакта же с металлом концентрация свободных носителей может существенно отличаться от концентрации в толще диэлектрика вследствие образования здесь слоев обогащения или обеднения. С подобным явлением мы уже встречались в гл. 8 при рассмотрении контакта металл — полупроводник. [c.272]

Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых при нормальной температуре находится между значениями удельных сопротивлений проводников и диэлектриков (в диапазоне от до 10 °...10 Омом). Основным свойством полупроводника является зависимость его электропроводности от воздействия температуры, электрического поля, излучения и других факторов. Полупроводники в отличие от проводников имеют отрицательный коэффициент температурного удельного сопротивления, электропроводность полупроводников с увеличением температуры растет экспоненциально. [c.334]

Диэлектрики и полупроводники качественно подобны и те и другие имеют энергетическую щель в спектре электронных состояний. Однако в полупроводниках эта щель (запрещенная зона) гораздо меньше. Поэтому проводимость полупроводников заключена в широком интервале, разделяющем проводимость металлов и диэлектриков. Например, для кремния при 300 К а=5-10 См/м, а для германия а=2,5 См/м, что в 10 —10 раз превышает проводимость диэлектриков и в то же время в 10 —10 раз уступает проводимости металлов. Зависимость о Т) полупроводников лишь в исключительных случаях и в небольшом температурном интервале может носить металлический характер как правило, и в полупроводниках, и в диэлектриках температурные зависимости проводимости подобны. Ширина энергетической щели в германии равна 0,72 эВ, а в кремнии 1,12 эВ, в то время как в алмазе — диэлектрике е такой же кристаллической структурой — запрещенная зона равна 7 эВ. Таким образом, с точки зрения зонной теории полупроводники принципиально отличаются от металлов наличием энергетической щели, в то время ак между полупроводниками и диэлектриками есть только количественное отличие. Считается, что при Д < 2—3 эВ кристалл можно отнести к полупроводникам, а при больших — к диэлектрикам. [c.16]

Ковалентные кристаллы полупроводников (типа кремния) в отличие от ионных кристаллов — диэлектриков —прозрачны в инфракрасной области спектра, так как энергия квантов этой частоты недостаточна для возбуждения свободных электронов. Поэтому кремний и германий па частотах 10"—10 Гц используются как весьма совершенные и прозрачные материалы оптических элементов инфракрасной техники. Следовательно, эти типичные полупроводники в определенном частотном диапазоне играют роль весьма совершенных диэлектриков, в то время как обычно применяемые в оптике стекла и ионные кристаллы в инфракрасной области сильно отражают и поглощают электромагнитные волны (в этом диапазоне находятся собственные частоты колебаний кристаллической решетки). [c.17]

По современным представлениям электроны и дырки в кристаллах являются квантовыми возбужденными состояниями с отрицательным (—е) и положительным ( + е) зарядами соответственно. Важно отметить, что масса электрона или дырки в кристалле может существенно отличаться от массы т,, электрона в вакууме и, более того, зависит от направления движения электронов или дырок, являясь анизотропной (тензорной) величиной. Поэтому при описании электронного механизма электропроводности диэлектриков и полупроводников вводится представление об эффективной массе Шэф. [c.44]

Кристаллы и поликристаллы — важнейшие материалы электронной техники именно они используются во многих современных акустических, электронных и оптических приборах (см. гл. 5—7). В отличие от типичных полупроводников, в которых преобладает ковалентная связь атомов, кристаллические диэлектрики, в том числе пьезо-, пиро- и сегнетоэлектрики, характеризуются главным образом конной связью (хотя во многих случаях в них нельзя пренебрегать и другими видами связей [9]). [c.82]

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]

Полупроводники по удельному сопротивлению, которое при комнатной температуре составляет 10 — 10 Ом -м, занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Они обладают совокупностью специфических свойств, которые и выделяют их среди других веществ. В отличие от металлов полупроводники имеют в большом интервале температур отрицательный температурный коэффициент удельного сопротивления ТКр, т. е. положительный температурный коэффициент удельной проводимости ТКу (рис. И.1). [c.47]

Рис. 20. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков с точки зрения зонной теории твердого тела.

Удельное сопротивление серебра равно 1,62 X X 10" Ом-м, меди 1,72-10" Ом-м. Удельное сопротивление обычных металлов в любом случае менее 10 Ом-м имеет положительный температурный коэффициент, равный около 4-10-3 °С" . В сравнении с ними диэлектрики в большинстве своем характеризуются удельным сопротивлением 10 —Ю Ом-м. Удельное сопротивление проводников более чем на 15 порядков отличается от удельного сопротивления диэлектриков. Полупроводники имеют удельное сопротивление [c.308]

Ом-м и занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Температурный коэффициент сопротивления диэлектриков и полупроводников в отличие от металлов отрицателен. Различия между проводниками, и полупроводниками и диэлектриками объясняются с помощью зонной теории. [c.308]

Лазерный отжиг - процесс восстановления кристаллической структуры твердого тела, нарушенной радиационным воздействием. В отличие от обычного, он позволяет контролировать температуру и время нагрева поверхностных слоев различных материалов на заданную глубину. Лазерный отжиг применяется для полупроводников, диэлектриков, металлов и сплавов. Его особенность состоит в том, что, во-первых, ввиду малой глубины проникновения лазерного излучения (10 +10" см) не происходит нарушений более глубоких слоев во-вторых, время действия лазерного излучения при импульсном облучении может быть чрезвычайно малым (нано- и пикосекундный диапазон). [c.523]

В отличие от проводников электропроводность полупроводников, как правило, быстро возрастает с увеличением температуры, а удельное сопротивление соответствен о падает. Уменьшение удельного электросопротивления полупроводников при повышении температуры может достигать нескольких тысяч раз. При очень низких температурах полупроводники превращаются в диэлектрики (изоляторы). [c.10]

Полупроводники. К полупроводникам относится широкий круг конструкционных материалов, электрическая проводимость которых ограничивается интервалом от 10 ° до 10 Ом см т. е. меньше, чем у металлов и больше, чем у диэлектриков. Б отличие от металлов и диэлектриков для полупроводников характер- [c.183]

Полупроводники качественно отличаются от металлов природой химических связей, структурой и физико-механическими свойствами. От диэлектриков полупроводники отличаются лишь количественно. Полупроводники — это вещества, имеющие при нормальной температуре удельную проводимость в интервале 10" —10 Ом" м , которая зависит от вида и количества примесей, структуры вещества и внешних условий температуры, давления, электрических и магнитных полей, освещения, облучения ядерными частицами. В соответствии с зонной теорией у металлов валентные электроны легко переходят на уровни зоны проводимости и все валентные электроны участвуют в создании тока. У полупроводника энергетическая зона валентных электронов занята полностью и отделена от зоны проводимости зоной запрещенных энергий. К полупроводникам относятся вещества, для которых запрещенная зона равна (0,16- -5,1) 10" Дж. Вещества с большей шириной запрещенной зоны относятся к диэлектрикам. Основу полупроводникового прибора составляет кристалл полупроводникового материала с одним пли несколькими электронно-дырочными р—м-переходами, которые получают,, вводя разнообразные примеси в различные участки одного и того же кристалла. [c.230]

ПОЛЯРИТОН, составная квазичастица, возникающая нри вз-ствии экситона или онтич. фонона с фотонами частоты (й=81п>, где 8 — энергия экситона или фонона. Свойства П., напр, их дисперсии закон, существенно отличаются от свойств как экситонов, так и фотонов. П. обусловливают особенности оптич. спектров полупроводников и диэлектриков в области экситонных или фононных полос поглощения. [c.578]

ОТЛИЧИЕ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИКОВ ОТ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.9]

Твердые тела, которые являются диэлектриками при Т = О, но имеют такие энергетические щели, что тепловое возбуждение при температурах ниже точки плавления может обусловливать заметную проводимость, называются полупроводниками. Ясно, что не существует четкого различия между полупроводником и диэлектриком грубо говоря, в наиболее важных полупроводниках энергетическая щель обычно меньше 2 эВ, а часто составляет лишь несколько десятых электронвольта. Типичные удельные сопротивления полупроводников при комнатной температуре лежат в интервале между 10 и 10 Ом-см (в отличие как от металлов, где р 10 Ом-см, так и от хороших диэлектриков, у которых р может достигать 10 Ом-см). [c.185]

Все отличие проводников и полупроводников от диэлектриков с точки зрения теории Максвелла заключается в ненулевой величине слагаемого, содержащего плотность тока проводимости в уравнении [c.192]

Зонная структура твердого тела является результатом взаимодействия волновой функции электрона с рещеткой. Зонная структура позволяет найти частоты и направления, для которых волновая функция электрона может или не может проходить через решетку. Отражение электронной волны под углами Брэгга от кристаллографических плоскостей является идеально упругим и не вносит вклада в электрическое сопротивление. Для каждого кристалла и каждой электронной конфигурации условия Брэгга налагают определенные ограничения на направление волнового вектора и значения энергий, которые может принимать электронная волна. Эти ограничения в направлениях и значениях энергий приводят к появлению щелей в почти непрерывном спектре энергий и направлений. Именно эти щели (порядка 1 эВ для полупроводников и 5 эВ или больше для хороших диэлектриков) обусловливают сильнейшие различия между металлами, полупроводниками и диэлектриками (рис. 5.2). Для металлов характерно, что уровень Ферми оказывается внутри зоны, имеющей вакантные энергетические уровни. Полупроводники имеют полностью заполненную разрешенную зону. Ширина запрещенной зоны у них невелика, н поэтому ие большое число электронов при тепловом возбуждении может перейти в расположенную выше разрешенную зону. Диэлектрик отличается от полупроводника тем, что его запрещенная зона очень велика, и практически ни один возбужденный электрон не может ее преодолеть. [c.190]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась. [c.30]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках AW kT и лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения. Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их срыва, сравнима с кТ, Например, в кристалле Na l = 6 эВ, а энергия [c.123]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ диэлектриков и полупроводников— резкое падение их электрич. сопротивления при достаточно высоком приложенном к образцу напряжении (см. также Пробой электрический). Э. п. отличается от теплового пробоя тем, что на подготовит, стадии пробоя ни разогрев, ни хим. процессы не имеют существенного значения, а также малым временем развития пробоя, слабой зависимостью пробивного напряжения от темп-ры. Э. п. обусловлен ударной ионизацией атомов и молекул электронами. Электрон получает возможность ударной ионизации, если энергия U, передаваемая ему электрич. полем, оказывается больше энергии U, теряемой электроном при рассеянии на фононах, дефектах и примесях кристаллич. рещётки. При этом электрон мо- [c.514]

В качестве такого метода применяется сильнополевая туннельная ин-жекция заряда в диэлектрик, проводимая в режиме постоянного тока. В отличие от лавинной, режимы туннельной инжекции не зависят от характеристик области пространственного заряда полупроводника и определяются только параметрами границ раздела и самого диэлектрика. Использование туннельной инжекции позволяет точно дозировать ин-жекционную нагрузку структур и не требует создания специальных структур с инжекторами, т.е. она может проводиться в процессе формирования подзатворного диэлектрика до проведения металлизации. [c.124]

Диэлектриками являются неионизованные газы, а также жидкости и твердые тела, характеризующиеся полностью заполненной электронами валентной зоной и полностью свободной зоной проводимости. Если термического возбуждения электронов на уровни зоны проводимости не происходит, то такие вещества ведут себя как изоляторы. При малой энергетической щели Д Е или при большей температуре эти вещества ведут себя как полупроводники. Диэлектрики и полупроводники, в отличие от металлических проводников, экспоненциально уменьшают объемное сопротивление при повышении температуры. [c.320]

Ограничения методов ЛТ. Степень универсальности метода определяется количеством разнородных объектов, для которых возможна регистрация температурно-зависимого параметра и термометрия. Методы ЛТ являются узкоспециализированными, в отличие от универсального метода термометрии по тепловому излучению. Узрсая специализация методов ЛТ означает, что любой из них позволяет проводить измерения лишь для ограниченного набора материалов, а в некоторых случаях имеются еще дополнительные требования к геометрической форме образца и свойствам поверхности. Например, для применения метода лазерной интерференционной термометрии полупроводников и диэлектриков необходимо, чтобы образец имел форму плоскопараллельной пластины, которая прозрачна для зондирующего излучения и имеет достаточно гладкие поверхности (тогда пластина может выполнять роль интерферометра Фабри-Перо). Компенсировать узкую специализацию рсаждого из методов ЛТ удается их многочисленностью и разнообразием. [c.201]

Полевые транзисторы в отличие от биполярных имеют большее входное сопротивление, обладают значительно большей стабильностью при изменении температуры, создают меньшего уровня шум, обладают более высокой стойкостью к действию ионизирующего излучения. Разновидностью полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором, или МДП-транзисторы (металл — диэлектрик — полупроводник) или МОП-транзисторы (металл — оксид — полупроводник). Различают МДП-транзисторы с собственным каналом, характеристики которого представлены на рис. 3.23, и МДП-транзисторы с индуцированным каналом, характеристики которого даны на рис. 3.24. Параметры МДП-транзисторов аналогичны параметрам полевых транзисторов, транзисхоры имеют те же преимущества, что и биполярные. По сравнению с полевыми транзисторами МДП-транзисторы имеют большее входное сопротивление, достигающее 10 ...10 Ом, и меньшую входную ёмкость, что позволяет их использовать на частотах до сотен мегагерц. [c.472]

Сущность внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении полупроводников и диэлектриков от некоторых атомов отрываются электроны, которые, однако (в отличие от внешне1 о фотоэффекта), не выходят через поверхность тела, а остаются внутри него. В результате внутреннего фотоэффекта сопротивление полупроводников и диэлектриков уменьшается. [c.165]

В 1931 англ. физик А. Вильсон указал на то, что существование Т. т. с различными электрич. св-вами связано с хар-ром заполнения эл-нами энергетич. зон при Г=ОК. Если все зоны либо целиком заполнены эл-нами, либо пусты, то такие тела не проводят электрич. ток, т. е. являются диэлектриками (рис. 3, а). Т. т., имеющие зоны, частично заполненные эл-нами,— металлы (рис. 3, б). Полупроводники отличаются от диэлектриков малой шириной запрещённой зоны между последней заполненной (валентной) зоно11 и первой пустой. зоной (зоной проводимости, рис. 3, в). [c.736]

В полупроводниках и диэлектриках порог Ф. э. /1СОо= д+Х, где а— ширина запрещённой зоны, % — сродство к электрону, представляет собой высоту потенц. барьера для электронов проводимости (рис. 1, б). В не сильно легированных ПП эл-нов проводимости мало, поэтому здесь, в отличие от металлов, рассеяние энергии фотоэлектронов на эл-нах проводимости роли не играет. В этих материалах фотоэлектрон теряет энергию при вз-ствии с эл-нами валентной зоны (ударная ионизация) или с тепловыми колебаниями кристаллической решётки (рождение фононов). Скорость рассеяния энергии и глубина. [c.830]

Полупроводниковые твердые тела >, содержащие слабо связанные электроны, по величине электропроводности занимают промежуточное положение между металлами — хорошими проводниками тепла и электричества и дизлентриками — плохими проводниками тепла и электричества. Чистые полупроводники обладают смешанной (электронной и дырочной) проводимостью. С повышением температуры число свободных электронов увеличивается, в соответствии с этим увеличивается и доля электронной проводимости. При достаточно низких температурах все полупроводники становятся диэлектриками. В этом случае теплопроводность обусловливается главным образом упругими колебаниями решетки. Поэтому отличие полупроводников от диэлектриков носит скорее количественный, чем качественный характер. [c.9]

ПОЛУПРОВОДНИКЙ — широкий класс веществ, в к-рых концентрация подвижных носителей заряда значительно ниже, чем концентрация атомов, в может изменяться под влиянием теми-ры, освещения иля относительно малого кол-ва примесей. Эти свойства, а также увеличение проводимости с ростом темп-ры, качественно отличают П. от металлов. Различие между П. и диэлектриками носит условный характер, к диэлектрикам обычно относят вещества, уд. сопротивление р к-рых при комнатной темп-ре (7" = 300 К) >104—10 Ом-см. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...