Электрические свойства полупроводников

В отличие от кристаллического полупроводника, где при комнатной температуре электроны с мелких донорных уровней переходят в зону проводимости, здесь они перейдут, в основном, на локализованные состояния вблизи уровня Ферми. При высокой плотности состояний это приводит к незначительному смещению уровня Ферми из положения Ер в положение и электрические свойства полупроводника практически не изменятся. Новое положение уровня Ферми может быть найдено из условия [c.365]

Таблица показывает, что направления векторов Бюргерса наиболее устойчивых дислокаций хорошо согласуются с направлением скольжения. Выше уже указывалось, что скольжение в кристаллах осуществляется движением дислокаций, причем в процессе скольжения могут возникать новые и исчезать старые дислокации. Поэтому важными характеристиками являются плотность и распределение дислокаций. Под плотностью дислокаций понимают количество дислокаций, пересекающих площадку в м в кристалле. Для сравнительно совершенных кристаллов металлов (после их отжига, приводящего к уменьшению числа дислокаций, поскольку они представляют собой неравновесные образования) плотность дислокаций составляет 102—jgs см 2, а после пластической деформации может достигать 10 —см" . Дислокации сильно влияют (часто ухудшая) на электрические свойства полупроводников, и поэтому разработаны специальные способы выращивания монокристаллов полупроводников с малой плотностью дислокаций вплоть до бездислокационных. [c.244]

Релаксация фотопроводимости. Изменение электрических свойств полупроводников под влиянием электромагнитного излучения зависит от времени (релаксация). После прекращения облучения проводимость более или менее быстро возвращается к тому значению, которое она имела до облучения. У одних полупроводников это длится микросекунды, у других измеряется минутами и даже часами. Знание инерционности фотопроводимости различных полупроводниковых веществ важно при разработке, например, фоторезисторов, к быстродействию которых [c.247]

Поскольку концентрация и время жизни носителей тока в данном полупроводниковом приборе специально контролируются в процессе его изготовления, то эти характеристики предопределяют конкретную область применения прибора. Отклонения от заданных условий работы приводят к изменениям рабочих характеристик прибора, а они в свою очередь могут повлиять на работу всей цепи, в которую он входит. Иначе говоря, электрические свойства полупроводников зависят от типа и количества нарушений в кристаллической решетке. Поэтому не удивительно, что высокоэнергетические частицы, вызывая образование структурных дефектов и ионизацию атомов при прохождении через кристаллическую решетку, резко изменяют электрические свойства полупроводников. Ниже мы будем рассматривать как дефекты любые отклонения от нормальной кристаллической решетки и, в частности, инородные атомы, вакантные места в решетке (вакансии), промежуточные атомы (междоузлия), электроны и дырки в количествах, превышающих их равновесные концентрации, и т. д. Эти нарушения кристаллической решетки можно рассматривать как точечные, а нарушения другого типа — дислокации — как линейные дефекты. [c.278]

Влияние радиационных нарушений на электрические свойства полупроводников обычно сводится к введению энергетических уровней в запрещенную энергетическую зону [44, 48]. Эти энергетические уровни связаны с дефектами в кристаллической решетке, которые могут захватывать электроны или дырки. Положительно заряженные места в решетке, образовавшиеся в результате захвата дырок, называются донорами. Акцепторами принято называть места в решетке, ставшие отрицательно заряженными в результате захвата электронов. Такие места в решетке оказывают большое влияние на концентрацию свободных дырок и электронов и, следовательно, на электрические и оптические свойства кристалла. [c.282]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.341]

На электрические свойства полупроводников влияют примеси. В решетке полупроводника атомы примесей легко ионизируются. Если примеси отдают электроны, то они становятся носителями электрического тока и сообщают полупроводнику отрицательную проводимость. Так, для кремния такими примесями являются фосфор и мышьяк, а для германия — мышьяк и сурьма. Если они присоединяют электроны атомов полупроводников, то в решетке полупроводника возникают положительно заряженные области, которые становятся носителями электрического тока и сообщают полупроводнику положительную проводимость. Для кремния такими примесями являются бор и алюминий, для германия — галлий и индий. В связи с этим необходимо получать полупроводниковые ма- [c.66]

Примеси исключительно сильно изменяют электрические свойства полупроводников. Входя в решетку полупроводника, атомы примесей легко ионизируются, либо отдавая в решетку полупроводника электроны, которые становятся носителями электрического тока, либо присоединяя к себе электроны атомов полупроводника, вследствие чего в решетке полупроводника создаются положительно заряженные области — дырки , которые становятся носителями электрического тока, подобно электронам. Примеси образуют примесную проводимость в полупроводнике, которую называют так в отличие от собственной проводимости полупроводника, создаваемой собственными носителями тока вследствие ионизации собственных атомов полупроводника. [c.483]

Примеси имеют тенденцию осаждаться (концентрироваться) на дислокациях, образуя так называемые примесные атмосферы, изменяя поведение и свойства дислокаций. Это наблюдается, например, в случае распада при низких температурах пересыщенного твердого раствора, который примеси могут образовать с полупроводником. При новом растворении нри высоких температурах примеси покидают дислокации. Осаждение атомов примеси на дислокациях может приводить к улучшению электрических свойств полупроводника в результате подавления неблагоприятного действия как примесей, так и дислокаций при их взаимодействии. Так, возрастание времени жизни неосновных носителей тока в германии с увеличением плотности дислокаций можно объяснить осаждением атомов меди на дислокациях. [c.514]

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]

По электрическим свойствам полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами. Удельная электропроводность металлов находится в пределах 6-10 — 6-10 oм м , изоляторов 10 —10 ом -см , полупроводников 10 —10 ом -см . [c.180]

Как известно, электрические свойства полупроводников в. значительной степени определяются наличием примесей. Примеси в полупроводниках создают дополнительные уровни энергии электронов в запрещенной области между последней заполненной зоной (валентной) и первой пустой зоной (зоной проводимости). Уровни могут быть мелкими, т. е. лежать у края валентной зоны (акцепторы) или зоны проводимости (доноры), а также глубокими,, т. е. лежать в глубине запрещенной зоны. Если концентрация примеси, создающей мелкие уровни, велика, то примесные уровни расширяются в зону, которая наползает на зону проводимости или валентную зону. При этом полупроводник становится вырожденным , т. е. в нем возникает конечное число носителей тока в зоне при 7 = 0. Такой полупроводник фактически является полуметаллом, т. е. в этом случае контакт з—зт—з переходит в контакт —п—8. [c.480]

Очень хорошо очищенные полупроводники обнаруживают собственную проводимость, которую отличают от примесной проводимости менее чистых образцов. Когда говорят о температурной области собственной проводимости, то имеют в виду, что в этой области на электрические свойства полупроводника примеси в кристалле не оказывают существенного влияния. [c.381]

Некоторые примеси и некоторые виды дефектов решетки могут весьма существенным образом влиять на электрические свойства полупроводников. Например, добавление в кремний бора в количестве одного атома на 10 атомов кремния увеличивает проводимость при комнатной температуре в тысячу раз по сравнению с чистым кремнием. В сложных полупроводниках недо- [c.392]

Влияние примесей на электрические свойства аморфных полупроводников. Долгое время считалось, что аморфные полупроводники в отличие от кристаллических нечувствительны к введению в них примесей. Попытки легирования их атомами, которые в кристаллических полупроводниках являются донорами или акцепторами, не приводили к успеху. Одно из объяснений такого поведения было дано Губановым и несколько позднее Моттом. Оно сводится к тому, что в аморфных веществах может осуществляться такая перестройка связей, что все валентные электроны примесного атома будут участвовать в связях. Так, например, в кристаллическом кремнии атом фосфора образует четыре ковалентные связи. Пятый валентный электрон примесного атома в образовании связей не участвует. Предполагается, что в аморфном кремнии (или германии) атом фосфора окружен пятью атомами кремния (рис. 11.10). Если это так, то в аморфных полупроводниках не должны образовываться примесные уровни. [c.364]

ОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.283]

При наличии даже небольшого количества примесей определенного вида электрические свойства чистого проводника резко меняются. Примеси одного вида приводят к появлению свободных электронов. Такой полупроводник называется донорным, или полупроводником п-типа. Примеси другого вида создают свободные [c.504]

Появление дефектов в кристаллической решетке неизбежно искажает структуру электронных уровней, что приводит к изменению оптических и электрических свойств кристалла, и изменения существенны для диэлектриков и полупроводников, но не для металлов, внутри которых имеется большое число свободных электронов, которые, с одной стороны, практически не подвержены действию точечных дефектов решетки, а, с другой стороны, определяют электрические и оптические свойства кристалла. [c.655]

Полупроводниковые материалы по электрическим свойствам занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами. Подобно металлам, для полупроводников характерна проводимость электронным переносом и дырками (вакантное место, оставленное электроном, наделенное свойствами положительного заряда). [c.279]

Селен в отличие от других полупроводников обладает аномальной температурной зависимостью концентрации свободных носителей заряда она уменьшается с ростом температуры, подвижность носителей заряда при этом возрастает. Электрические свойства, селена измерялись многими исследователями, однако данные весьма противоречивы. [c.289]

Классификация веществ по электрическим свойствам. Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам. Различие между проводниками, полупроводниками и диэлектриками наиболее наглядно можно показать с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердых тел. [c.12]

В основе современной электронной теории твердых тел лежит зонная теория. Рассмотрим кратко физическую суть этой теории, необходимой для понимания электрических свойств металлов] диэлектриков и полупроводников, а также работы многочисленных радиоэлектронных- устройств, использующих эти свойства. [c.142]

Уже в наше время явлением заинтересовался советский ученый академик Иоффе, большую часть жизни посвятивший изучению удивительных свойств полупроводников—промежуточного класса веществ, не являющихся ни проводниками, ни изоляторами электрического тока. [c.86]

Полимерные материалы обладают ценнейшими свойствами, которые можно с успехом использовать в машиностроении малой плотностью большим сопротивлением износу достаточной прочностью и пластичностью коррозионной стойкостью и электрическими свойствами (диэлектрики, полупроводники). Особая ценность полимерных материалов заключается в том, что их свойства можно варьировать в широких пределах, меняя наполнители пластмасс, технологию переработки и, наконец, само строение высокополимера как по химическому строению цепей, так И по взаимному расположению макромолекул. [c.12]

Рассмотрим теперь причину высокого электрического сопротивления ферритов. В силу одинакового хода температурной зависимости логарифма электросопротивления от обратной температуры ферриты по электрическим свойствам относят к полупроводникам. Однако кристаллическая решетка ферритов состоит из чередующихся положительно и отрицательно заряженных ионов. Поэтому механизм электропроводности ферритов должен отличаться от механизма электропроводности полупроводников типа германия с большой длиной свободного пробега носителей тока. [c.35]

ЯВЛЕНИЯ <гальваномагнитные — явления, вызванные действием магнитного поля на электрические свойства твердых проводников, по которым течет электрический ток капиллярные— явления, обусловленные смачиванием и поверхностной энергией на границе фаз на уровне межмолекулярных сил контактные — электрические явления, возникающие в зоне контакта металлов или полупроводников переноса — необратимые процессы, приводящие к пространственному перемещению массы, энергии и т. п., возникающие вследствие действия внешних силовых полей или наличия пространственных неоднородностей состава, температуры) [c.303]

Гидрогенизация аморфного кремния, как уже указывалось, позволила эффективно управлять его электрофизическими свойствами путем легирования. Между тем многие свойства полупроводника определяются шириной его запрещенной зоны, которая при легировании не изменяется (или изменяется незначительно). В целях расширения возможностей управления оптическими, фотоэлектрическими и электрическими свойствами полупроводника при изготовлении различных приборов наряду с гидрогенизированным аморфным кремнием применяют его сплавы с германием Ое, з Н, углеро- [c.21]

Стекло алектропроводящее — обладает электрическими свойствами полупроводника, причем увеличение его электронной проводимости достигается повышением объемной или поверхностной электропроводности. [c.469]

Ионизирующее излучение, воздействуя на окисную пленку, образующуюся на поверхности металла, может изменять ее электропроводность, защитные свойства и в соответствии с этим коррозионную стойкость металла. И. Л. Розенфельд и Е. К. Оше [1,29] показали, что ток пар цирконий — алюминий, цирконий — железо в движущемся растворе трехпроцентного хлористого натрия значительно возрастает при облучении катода (цирконий) потоком электронов большой энергии (0,8 Меё) с интенсивностью 15 мка/см . После начала облучения сила тока возрастала в 15—20 раз, а затем в течение всего опыта (1 час) оставалась постоянной. По окончании облучения величина тока уменьшалась почти до исходного значения. При облучении анода исследуемых гальванических пар сила тока не увеличивалась. Изменение электрохимической активности циркониевого электрода под действием облучения связано с изменением физических свойств окисной пленки на циркониевом катоде. Окисная пленка на катоде (2гОг) рассматривается как полупроводник. Электрические свойства полупроводников могут существенно изменяться под влиянием облучения, которое в большинстве случаев вызывает резкое увеличение электропроводности полупроводников. Величина тока исследуемых пар определяется скоростью катодной реакции восстановления кислорода. Если допустить, что скорость этой реакции лимитируется высоким сопротивлением пленки-полупроводника на катоде, облучение, уменьшая сопротивление пленки окиси циркония, должно ускорить катодную реакцию и привести к резкому увеличению тока коррозионной пары. [c.37]

В реальных кристаллах электроны и дырки могут проходить баллистически только очень малые расстояния. Это связано с тем, что. периодичность решетки нарушается примесями или упругими волнами, заставляющими электрон рассеиваться с изменением величины и направления вектора к. Процессами рассеяния электронов определяются электрические свойства полупроводников. [c.130]

Краевая дислокация соответствует нарушению вдоль края образовавшейся в кристалле под влиянием тех или иных причин неполной атомной плоскости. Вдоль этого края атомы кристалла имеют несовершенную координацию — неполное число соседей, вследствие чего одна или более связей у этих атомов являются незавершенными. В кристаллах германия и кремния координационное число равно четырем. Краевые дислокации с некоторой долей винтовой компоненты в этих кристаллах образуются на плоскостях 111) вдоль направлений < 110>. Атомы вдоль края неполной плоскости имеют один неспаренный электрон (рис. V. 20) и могут взаимо/1ействовать с электронами, захватывая их с образованием спаренной связи, с выделением энергии. Такая дислокация ведет себя в полупроводнике, следовательно, подобно акцепторной примеси. В связи с этим дислокации изменяют электрические свойства полупроводника, ухудшая в особенности время жизни неосновных (вводимых в полупроводник извне) носителей тока, характеристику, определяющую качество работы ответственных полупроводниковых приборов (транзисторов). [c.512]

Примеси могут быть электрически активными и неактивными. Электрически активные примеси влияют на электрические свойства полупроводника, а электрически неактивные — нет. К электрически активным относят примеси, которые при введении их в полупроводник образуют уровень или систему уровней в запрещенной зоне полупроводникаи при увеличении температуры от О К могут ионизоваться с изменением концентрации свободных носителей заряда в полупроводнике. К электрически неактивным примесям относят примеси, которые не образуют [c.116]

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]

Существование металлов, полупроводников и диэлектриков, как известно, объясняется зонной теорией твердых тел, полностью основанной на существовании дальнего порядка. Открытие того, что аморфные вещества могут обладать теми же электрическими свойствами, что и кристаллические, привело к переоценке роли периодичности. В 1960 г. А. Ф. Иоффе и А. Р. Регель высказали предположение, что электрические свойства аморфных полупроводников определяются не дальним, а ближним порядком. На основе этой идеи была развита теория неупорядоченных материалов, которая позволила понять многие свойства некристаллических веществ. Большой вклад в развитие физики твердых тел внесли советские ученые А. Ф. Иоффе, А. Р. Регель, Б. Т. Коломиец, А. И. Губанов, В. Л. Бонч-Бруевич и др. Губановым впервые дано теоретическое обоснование применимости основных положений зонной теории к неупорядоченным веществам. [c.353]

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]

В авиационной технике полупроводниковые материалы используют в приборах для генерации и усиления электрических сигналов и выпрямления переменного тока (диоды) и в качестве фотосопротивления и фотодиодов. Термоэлектрические свойства полупроводников позволяют применять их в качестве термосопротивлений, термоэлементов, термостабилизаторов и при создании солнечных батарей. Магнитные свойства полупроводниковых материалов (окислы металлов переходных групп, соединения металлов с серой, теллуром и селеном) позволяют применять их при изготовлении малогабаритных антенн, транс- [c.279]

Электрические свойства слюды зависят от содержащихся в ней примесей, что наиболее сильно проявляется при высоких частотах. Особенно вредными являются примеси магнитной окиси железа — магнетита, которая по электрическим параметрам является полупроводником. Примеси часто залегают по плоскостям спайности, что приводит к резкому снижению электрических свойств слюды именно в этом направлении. Вообще, электрические свойства слюды в направлении, перпендикулярном плоскости спайности, значительно выше. Мусковит, как правило, отличается лучшими электроизоляционными свойствами и механическими параметрами и обладает большей упругостью, чем флогопит. Это не исключает, однако, такой возможности, когда сильно пятнистый мусковит обладает худшими электроизоляционными свойствами, чем хороший маложелезистый твердый флогопит. [c.216]

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]

Таким образом, у поверхности полупроводника существует область, электрические свойства которой оиределяю1Ся не объемными концентрациями примеси, а величиной поверхностного заряда. В этой области концентрация носителей может существенно отличаться от объемной концентрации. Наличие такой области оказывает существенное влияние на многие свойства полупроводника электропроводность, работу выхода, фото-э. д. с. и др., а также на параметры приборов. [c.244]

По электрическим свойствам все ферриты относятся к полупроводникам. Их применяют для магнитопрово-дов, работающих в слабых и сильных магнитных полях высокой частоты (до 100 МГц), и в импульсном режиме. Кроме радиотехники их также применяют для изготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов и катушек индуктивности, деталей отклоняющих систем, статоров и роторов высокочастотных двигателей, сердечников быстродействующих реле, термомагнитных компенсаторов и т. д. Возможность применения ферритов в полях высокой частоты определяется главным образом их большим удельным электрическим сопротивлением, благодаря которому реактивное и тепловое действие вихревых токов получается незначительным даже у магнитопрово-дов сплошного сечения. По этой же причине индукция в ферритовых магни-топроводах может иметь даже большую величину, чем в магнитопроводах из [c.189]

Характер распределения засветки на приведенных фотоснимках устойчиво воспроизводится при многократной записи на одних и тех же образцах при переполировке их поверхностей. Таким образом, наблюдаемые на фотографиях ИК пропускания неоднородности связаны с объемными свойствами вещества. Хорошо известно также, что электрические, фотоэлектрические и прочие свойства полупроводников связаны с макрооднородностью структуры последних. Таким образом, неоднородное распределение засветки на полученных фотоснимках уже само по себе свидетельствует о возможности осуществления контроля качества полупроводниковых материалов рассмотренным методом. [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...