Элементы со свойствами полупроводников

ЭЛЕМЕНТЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ СВОЙСТВАМИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.251]

Из девяти элементов, обладающих свойствами полупроводников (см. табл. 8-2), рассмотрим те, которые получили наибольшее распространение в технике. [c.251]

Полупроводниковые термометры сопротивления ПТС (термисторы или терморезисторы) изготавливают с чувствительными элементами из термически обработанных смесей окислов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и других металлов, обладающих свойствами полупроводников. Чув- [c.216]

Полупроводниковые лазеры используют в качестве активных элементов неорганические вещества (кристаллы), обладающие свойствами полупроводников. В отличие от лазеров на примесных кристаллах генерация излучения в полупроводниках происходит не на переходах между уровнями примесных ионов, а на переходах между зоной проводимости и валентной зоной или между зонами и уровними, образуемыми примесями в запрещенной зоне, самого полупроводника. Таким образом, активным веществом является сама кристаллическая матрица, а примеси служат источником зарядов (электронов и дырок), рекомбинация которых приводит к возникновению фотонов. [c.755]

В купроксных выпрямителях таким веществом является закись меди. Выпрямительный элемент состоит из двух шайб — медной и свинцовой. Медная изготовлена из рафинированной (очищенной) меди в результате специальной обработки одна из ее поверхностей покрыта тонким слоем закиси меди. На эту поверхность плотно накатывается свинцовая шайба. В том место, где чистая медь переходит в закись меди, обнаруживаются свойства полупроводника. При пропускании тока от свинцовой шайбы к медной сопротивление электрическому току малое, а при обратном направлении тока оно возрастает в сотни раз, т. е. ток почти не проходит. Таким образом, меднозакисный элемент обладает вентильным свойством, т. е. способностью пропускать ток только [c.182]

Примесные полупроводниковые кристаллы. Германий и кремний, элементы IV основной группы Периодической системы, обладают в чистом виде низкой проводимостью. Однако они приобретают свойства полупроводников, если к ним добавить элементы III и V основных групп с приблизительно одинаковым атомным радиусом, так как в этом случае примесный центр становится электрически активным. Благодаря внедрению элементов этих групп, к примеру Р, Аз, 5Ь (V группа), в германии образуются дефекты, вызывающие появление избытка электронов. При таком замещении получаются дефекты донорного типа, так как избыточный пятый валентный электрон сурьмы связан только слегка и вблизи примесного центра образует протяженное облако отрицательного заряда, которое охватывает область приблизительно в 1000 атомов германия (рис. 10.6). Так как свободные электроны являются носителями зарядов, то речь идет о полупроводнике типа п. [c.214]

Селен, теллур и полоний являются представителями шестой группы периодической системы элементов. Селен и теллур по своим свойствам несколько отличаются от полония. Сравнительно недавно физикам удалось показать, что ряд элементов в чистом виде является типичными полупроводниками. В табл. 8 полужирной рамкой выделены те элементы периодической системы, которые обнаруживают полупроводниковые свойства [1]. Справа от каждого элемента указана ширина запрещенной зоны, характеризующая электрические свойства полупроводника, слева — значение электроотрицательности, т. е. сила притяжения электронов в ковалентной связи. Из этих данных видно, что между указанными величинами имеется определенная корреляция. Закономерное изменение этих величин по вертикали и горизонтали свидетельствует о тесной связи между электрическими свойствами элементов и электронной структурой их атомов. Металлическая проводимость возрастает сверху вниз и справа налево, а изоляционные свойства— слева направо и снизу вверх. Теллур нри низких температурах является типичным полупроводником полупроводниковые свойства селена проявляются в громадном увеличении электропроводности под действием света (фотопроводимость) полоний к полупроводниковому классу веществ не относится. [c.78]

Примечание. Иногда к полупроводниковым элементам относят сурьму и олово, которые в некоторых модификациях обладают свойствами полупроводников. Углерод (в виде алмаза) и серу в ряде случаев практики относят к диэлектрикам. [c.283]

Требования к полупроводниковому материалу определяются в первую очередь прибором, в котором полупроводник будет применяться. Это связано с тем, что полупроводниковые приборы используют различные явления, связанные с чувствительностью полупроводников к внешним воздействиям, а также поверхностные свойства полупроводников (контакт полупроводник-металл, полупроводник-диэлектрик и их сочетания). Важнейшую роль в требованиях к полупроводниковому материалу играет надежность работы прибора. Это вызвано тем, что, во-первых, с развитием микро- и наноэлектроники усложняется структура приборов, состоящих из огромного числа элементов. Причем каждый такой прибор может во множестве использоваться в оборудовании конкретного назначения. Во-вторых, электронное оборудование широко используется в экстремальных условиях (атомная промышленность, космос, авиация и т.п.), когда на прибор воздействуют низкие или высокие температуры и давления, ионизирующие излучения, сильные электромагнитные поля, большие статические и механические нагрузки, агрессивные среды и микроорганизмы. Применение же специальных средств защиты не всегда возможно из-за экономических, технических или энергетических условий и обстоятельств. [c.648]

И все же такой подход не может сказать ничего сколько-нибудь определенного об атомных свойствах полупроводников. Однако он учитывает одну важную черту полупроводников, которая остается за пределами досягаемости теории простых металлов. Это подчеркивали также Хейне и Джонс. Учет в матричных элементах членов второго порядка привел бы к вкладу в энергию четвертого порядка. В теории металлов такие члены опускаются, но они, по-видимому, существенны в полупроводниках. Их присутствие не позволяет уже определить характеристическую функцию как функцию, не зависящую от конфигурации ионов, а следовательно, выразить энергию через двухчастичные взаимодействия. Тем не менее вполне возможно, что имеет смысл осуществить такого рода расчет, удерживая в энергии эти члены четвертого порядка. Другие члены четвертого порядка, может быть, можно опустить. Такой анализ еще не был проведен, но он представляется весьма многообещающим, к тому же он является довольно непосредственным обобщением метода псевдопотенциалов для простых металлов на случай валентных кристаллов. Обычно ковалентность связывают как раз с наличием поправок более высокого порядка, которые отсутствуют в теории простых металлов. Таким образом, описанная процедура и означала бы учет в этой теории эффектов ковалентности. [c.501]

Фоторезист под действием соответствующего освещения изменяет свои свойства, и в результате на поверхности полупроводника получают защитный рельеф из фоторезиста, повторяющий рисунок фотошаблона. Неэкспонированные участки фоторезиста удаляют, а открытые участки оксида снимают травлением. Так создается оксидная маска требуемой конфигурации (схематически процесс фотолитографии показан на рис. 25.2а,б). Сквозь окна маски примеси поступают в полупроводник для создания элементов микросхемы. [c.539]

В зависимости от кристаллической структуры один и тот же элемент может быть либо металлом, либо полупроводником, либо диэлектриком. Например, известно, что белое олово—металл, а серое—полупроводник, углерод в виде алмаза—диэлектрик, а в виде графита он проявляет металлические свойства. [c.84]

Многие физические свойства элементов связаны с положением, которое они занимают в периодической системе. Так, атомные массы элементов возрастают с увеличением порядкового номера (исключение из этого правила составляют пары Аг—К, Со—Ni, Те—I) к магнитному упорядочению способны только металлы с незаполненными 3- и 4-й оболочками (исключением является твердый кислород), а сверхпроводящими свойствами в основном обладают парамагнитные переходные металлы четвертого — седьмого периодов полупроводники располагаются в середине периодов в главных подгруппах 111, IV и VI. а полуметаллы — в главной подгруппе V все периоды заканчиваются диэлектрическими кристаллами. Отчетливую периодичность обнаруживают и другие физические свойства. [c.1231]

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

СМЕШАННАЯ СВЯЗЬ. Все четыре типа связи строго не разграничены и взаимно не исключают одна другую. Тип связи может зависеть от температуры и давления. Так, германий — полупроводник при комнатной температуре является типичным представителем материала с ковалентной связью. При высоких температурах и очень высоких давлениях он приобретает металлические свойства (электропроводность). Смешанный, ковалентно-металлический тип связи возникает тогда, когда атом обладает двумя незаполненными внешними оболочками. Например, Ni и Fe имеют не до конца заполненную З -оболочку. Этим свойством обладают также элементы переходных металлов и элементы подгруппы IVB таблицы Д. И. Менделеева. Металлическую связь здесь образуют электроны внешней оболочки. Электроны незаполненной оболочки могут давать ковалентные связи, что приводит к увеличению энергии связи, появлению ее зависимости от углов и снижению радиуса действия со всеми вытекающими отсюда последствиями, характерными для ковалентной связи (табл. 1). [c.11]

Диапазон изменения электросопротивления у полупроводниковых материалов весьма широк (р = 10 - - 10 ом-см) однако материалы характеризуются некоторыми другими специфическими свойствами, отличающими их от металлов и изоляторов, Например, если электросопротивление металлов возрастает с повышением температуры, то у полупроводниковых материалов оно падает, т. е. полупроводники в большинстве случаев обладают отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления примеси уменьшают электропроводность металлов, но увеличивают проводимость полупроводниковых материалов. Полупроводники обладают фотопроводимостью, т. е. при действии излучений у них возникают дополнительные свободные носители заряда. В приборной технике полупроводники нашли широкое применение, поскольку они могут служить выпрямительными элементами, генерировать огромные термо-э. д. с., усиливать ток, позволяют увеличить ресурс и надежность электронных устройств, уменьшить размеры и вес приборов, а также сократить потребление электрической энергии. [c.279]

Технические полупроводники могут быть разбиты на четыре группы 1) кристаллы с атомной решеткой (графит, кремний, германий) и с молекулярной решеткой (селен, теллур, сурьма, мышьяк, фосфор) 2) различные окислы меди, цинка, кадмия, титана, молибдена, вольфрама, никеля и др. 3) сульфиды (сернистые соединения), селениды (соединения с селеном), теллуриды (соединения с теллуром) свинца, меди, кадмия и др. 4) химические соединения некоторых элементов третьей группы периодической таблицы элементов (алюминий, галий, индий) с элементами пятой группы (фосфор, сурьма, мышьяк) и др. К числу полупроводников относятся некоторые органические материалы, в частности полимеры, имеющие соответствующую полупроводникам по ширине запрещенную энергетическую зону. Особенности свойств некоторых органических полупроводников, как гибкость, возможность получения пленок при достаточно большой механической прочности, заставляют считать их перспективными. [c.276]

Электропроводящее стекло (полупроводниковое) — стекло, обладающее свойствами полупроводников благодаря включению в состав элементов или окислов, придающих стеклу электропроводность. Различают халь-когенидные стекла, в состав которых входят в различных сочетаниях сплавы сульфидов, селенядов и теллуридов, а также мышьяка, висмута и других элементов и оксидные ванадиевые стекла на основе окислов ванадия и фосфора с добавками других окислов. Они находят широкое применение в качестве термисторов, светофильтров и фотосопротивлений. [c.274]

У элементов, занимающих промежуточное положение, например у германия, связь носит смешанный ковалентно-металличе-ский характер ), вследствие чего такие элементы являются полупроводниками (см. гл. II). Однако в подгруппах VB — VIIB постепенное нарастание металлических свойств, происходящее по мере увеличения атомного номера, приводит к увеличению прочности связи, т. е. наблюдается картина, прямо противоположная описанной для элементов подгруппы IVB. Это различие наиболее наглядно иллюстрируется фиг. 8, где показано, как меняется величина сжимаемости у элементов различных периодов при переходе от подгруппы IVB к подгруппе VB. Отмеченное увеличение сил сцепления в решетке элементов подгрупп VB — VIIB при увеличении атомного номера элемента обусловлено тем, что несмотря на ослабление ковалентных связей между атомами внутри слоев. [c.51]

Собранный элемент помещают под пресс и одновременно пропускают ток. Под действием тока происходит формирование, т. е. образуется необходимое химическое вещество, обладающее свойствами полупроводника. Отформированный вентиль помещают между двумя алюминиевыми пластинками, служащими для охлаждения вентиля и одновременно токоподводящими и токоотводящими шинами. Вентиль проводит ток от вставки 3 к капсюлю 1. [c.184]

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]

И здесь эти состояния оказываются ионизованными при всех температурах, за исключением лишь самых низких, и наша исходная картина, в которой каждый атом мышьяка, внесенный в кристалл, поставляет в зону проводимости один электрон, очень близка к истине. По этой причине мышьяк или фактически атом любого элемента пятой группы периодической системы, замешаюший основной атом полупроводника из четвертой группы, называется доно-ром. Он дает электрон в зону проводимости. Ясно, что, легируя полупроводник донорами, мы добавляем к нему носители, что приводит к появлению электрической проводимости. Варьируя легирование, можно менять концентрацию носителей в зоне проводимости. Именно это обстоятельство и обеспечивает большую гибкость свойств полупроводников и возможность использования их для создания электронных приборов. [c.193]

Постоянные и случайные примеси. Материалы, получаемые промышленным способом, обычно содержат примеси, изменяющие особенно сильно свойства полупроводников, а также металлов и диэлектриков. Так, в чистом железе при спектральном анализе было обнаружено 27 химических элементов. Примеси бывают постоянными, являющимися обычно спутниками основвых элементов, составляющих материал и попадающих в материалы из сырья, применяемого для его производства. Например, в стали содержатся следующие постоянные примеси кремний, марганец, сера, фосфор, кислород и азот. Кроме того, в материалах могут встречаться случайные или местные примеси. Они попадают в материалы потому, что содержатся в местном сырье, или вследствие особенностей данного технологического процесса. Так, в железной руде, добытой на Урале, содерлсится медь, которая всегда имеется в выплавляемых из такой руды чугунах н сталях. Степени очистки веществ. В технике вещества по степени очистки делят ка следующие четыре класса [c.4]

Окись тория, в твердом растворе которой содержится небольшое количество примесных окислов, является плохим изолятором и обладает свойствами полупроводника с дырочной проводимостью. Она характеризуется светочувствительностью обычно белая, он темнеет, становясь коричневой или пурпурной при выдержке. Эта новая окраска исчезает или слабеет, если засвеченный образец держать в темноте. Светочувствительность, возможно, вызвана присутствием следов редкоземельных элементов, например РгаОз. [c.33]

Наиболее распространён кремниевый МОП-т ранзистор (металл — окисел металла — полупроводник). На подложке 81 р-типа (рис.) окислением создаётся тонкий диэлектрич. слой двуокиси 8102 (толщиной 1000 А) и наносится металлич. электрод (затвор). Под поверхностью диэлектрика в 81 р-типа создаются на нек-ром расстоянии друг от друга две области с электронной проводимостью, к к-рым подводятся Л1еталлич. контакты (исток и сток). Если к затвору приложить положит, потенциал, то все эл-ны под ним в 81 (р) притянутся к тонкому слою диэлектрика, создав там проводящий инверсионный слой п-типа. В результате между стоком и истоком образуется канал, по к-рому течёт ток. Подобная система эквивалентна вакуумному триоду (исток — катод, сток — анод, затвор — сетка). Она может служить также элементом памяти. Для этого диэлектрик делается двухслойным — тонкий слой 8102 и нитрида кремния. Электрич. заряд, введённый в 81, можно (с помощью нек-рых физ. процессов) перевести из 81 в ловушки на границе окисел — нитрид. В этих ловушках заряд сохраняется длительно после снятия напряжения между затвором и подложкой (запоминание). Это состояние можно считывать по изменению свойств приповерхностной области подложки. М— Д — П-с.— один из базовых элементов твердотельной электроники. Они служат также для изучения поверхностных свойств полупроводников (вблизи его границы с диэлектриком). [c.399]

Существенное влияние на электрические свойства полупроводников оказывают примеси других веществ. Наибольший интерес представляет случай, когда примесью являются элементы третьей и пятой групп периодической системы. При введении такой примеси в кремний образуется твердый раствор замещения, т. е. атомы примесей замещают в узлах кристаллической решетки атомы кремния. Если атом кремния замещается атомом пятивалентной нримсси (например Р, Аз, 5Ь), то четыре из пяти электронов внешней оболочки атома примеси принимают участие в образовании ковалентных связей с четырьмя соседними атомами кремния. Пятый, избыточный или, как его называют, примесный электрон, не участвующий в образовании ковалентных связей, остается связанным с атомом примеси, но перевести его в свободное состояние значительно легче, чем любой электрон валентной связи. Энергия, необходимая для перевода примесного электрона в свобод 1ое состояние, носит название энергии ионизации примеси. [c.17]

Керамики обладают разнообразными олектронными свойствами и в заиисимости от природы химической связи могут использоваться как диэлектрики, полупроводники, рромагпетики, актив1ше элементы лазеров и мазеров. [c.9]

Физические свойства аморфных полупроводников представляют большой научный и практический интерес. Так, аморфные халько-генидные полупроводники могут быть использованы как оптические элементы инфракрасной техники, материалы для ксерографии, фоточувствительные слои видиконов, аморфные слои кремния и других материалов с тетраэдрической конфигурацией связей, как фотоприемники для видимой области света, преобразователи солнечной энергии, в частности элементы солнечных батарей и т. д. [c.283]

Специалисты полагают, что удешевление фотоэлементов за счет перехода к аморфному кремнию вместо монокристалличе-ского сделает метод прямого преобразования солнечной энергии в электрическую конкурентноспособным по сравнению с другими методами получения энергии. Подробное описание солнечных батарей на аморфном кремнии дано в i[68]. В настоящее время наиболее перспективным материалом считается определенным образом приготовленный аморфный сплав кремния с водородом, фотогаль-ванический эффект в котором был открыт в 1974 г. К 1978 г. КПД солнечных батарей на этом материале достиг 6%. Эта величина в 3—4 раза меньше достигнутой на кристаллических Si и GaAs, однако в последних максимальные значения КПД были получены через 20 лет после открытия соответствующего эффекта. Это подтверждает несомненную перспективность аморфных материалов для использования в солнечных батареях. Для успешной реализации этих батарей необходимо выполнение ряда условий, таких, как большой коэффициент оптического поглощения (в широкой области спектра), эффективный сбор носителей электричества на обеих сторонах полупроводникового материала (пленки), достаточно большой внутренний потенциал, определяющий ЭДС элемента. Эти условия определяются оптическими и электрическими свойствами аморфных полупроводников и в конечном счете энергетическим спектром электронов. Поэтому далее мы перечислим некоторые характерные свойства этих материалов, достаточно тесно связанные с картиной распределения состояний электронов по энергетическим зонам. [c.284]

Полупроводники представляют собой обширную группу веществ, занимающих по величине удельной объемной проводимости промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Возможность получения различного характера электроироводности — электронной и дырочной — и управления ею составляет одну из важных отличительных особениосте полупроводников. В периодической системе имеется 12 элементов, обладающих полупроводниковыми свойствами это так называемые элементарные или простые полупроводники (основной состав полупроводника образован атомами одного химического элемента). Такими элементами являются в III группе — бор в IV группе — углерод, кремний, германий, олово (серое) в V группе — фосфор, мышьяк, сурьма в VI группе —сера, селен, теллур в VII группе — йод. Достаточно отчетливо можно представить общие закономерности и особегнюсти элементарных полупроводников, рассматривая такие полупроводники, как германий и кремний ( 13.5 и 13.6). [c.171]

Варисторы, или элементы, чувствительные к величине напряжения, часто используют как выпрямители, грозоразрядники, а также во всех случаях, когда требуется изменение сопротивления в зависимости от напряжения. Эти элементы основаны на полупроводниках, электрическое сопротивление которых нелинейно изменяется в зависимости от напряжения постоянного тока. Изменения свойств варисторов могут быть несимметричными (селеновые или меднозакисные выпрямители) или симметричными (диски или стержни из карбида кремния). [c.357]

Данных об облучении карбидокремниевых варисторов нет. Однако были проведены многочисленные исследования с целью определить влияние излучения на кристаллы и пленки из карбида кремния различной формы и конфигурации. Обычно карбид кремния рассматривают как полупроводник с вентильными свойствами и как таковой относят к элементам, обладающим несимметричными характеристиками. Однако элементы в виде дисков и стержней, получаемые при смешивании карбидов кремния и кальция со связующими материалами, становятся симметричными по отношению к прямым и обратным характеристикам. В работе [80] проведено детальное исследование влияния быстрых нейтронов на электрические характеристики карбида кремния. Изучено поведение в нейтронном потоке кремниевых и карбидокремниевых диодов. Результаты показали, что в условиях облучения карбид кремния более перспективен. Под действием интегрального потока 5-10 нейтрон1см прямое напряжение [c.358]

Настоящая книга написана в полном соответствии с программой курса, утвержденной Минвузом СССР 05.09.74 г., и представляет собой краткое введение в теорию широкого круга явлений, с которыми приходится непосредственно иметь дело конструктору и технологу радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры. Цель книги — помочь читателю понять физическую природу механических, тепловых, магнитных и электрических свойств твердых тел, контактных и - поверхностных явлений в полупроводниках, наиболее широко используемых в современной радиоэлектронике. В книге освещены также термоэлектрические, гальваномагнитные, оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках и механизмы переноса зарядов в тонких пленках. На этих явлениях основана работа широкого класса электронных приборов датчиков температуры, индукции магнитного поля, фотоэлектрических приборов, лазеров, тонкопленочных элементов и т. п. [c.3]

Селениды. Несомненны аналогии в свойствах и применении селенидов и сульфидов некоторых d-элементов. В частности, представляют интерес МоЗег, NbSea, TaSeg, являющиеся полупроводниками и смазочными веществами [92]. Свойства некоторых селенидов и теллуридов описаны в [89]. [c.19]

Появление спутниковой, тропосферной, космической связи и глобального радио- и телевещания на сверхвысоких частотах, сверхдальней радиолокации, радиоастрономии, радиосиектросконии потребовало создания радиоприемных устройств с ничтожно малым уровнем шума. Новые возможности в этом отношении открылись перед радиотехникой в связи с достижениями в области изучения свойств различных веществ при глубоком их охлаждении и в связи с освоением новых методов построения радиоприемных схем. В результате этого в 50-х годах появились идеи создания параметрических и квантовых парамагнитных усилителей. Такие схемы обычно охлаждают с помощью жидкого азота, а в последнее время — жидкого гелия. Современные параметрические усилительные схемы осуществляются на основе использования для изменения параметров схемы диодов, ферритов, полупроводников и других нелинейных элементов. Квантовые парамагнитные усилители в настоящее время строятся на двух нринцинах. В первом из них взаимодействие волны слабого сигнала с усиливающим парамагнитным веществом происходит в объемном резонаторе (усилители резонаторпого тина), а во втором — в замедляющих волноводах (усилители бегущей волны). Все эти устройства мало похожи на привычные радиоприемники и пока еще достаточно сложны в осуществлении и эксплуатации, но зато их чувствительность может быть доведена до 10 вт. [c.380]

Возможно получить выражение для наибольшей разности температур в элементе Пельтье как функции от температуры холодното спая Т а и от величины z, определяемой свойствами веществ, из котО рых составлена пара полупроводников [Л. 35, 36, 78]. Максимальная разность температур по А. Ф. РГоффе определится следую -1ЦИМ образом [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...