/ рефераты, доклады / реферат по полупроводникам. сдавался в июне 2006 года преподавателю новикову а. ф. / Реферат по Полупроводникам. Реферат по полупроводникам

Реферат по Полупроводникам

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Информационных Технологий, Механики и Оптики

Полупроводники.

Кремний.

Факультет: КТУ

Группа: 1145

Студент: Гончар А. А.

Преподаватель: Новиков А. Ф.

Санкт-Петербург.

2006 год

Содержание

Полупроводники 2

Кремний 4

Электронные процессы в кристаллах 6

Типы полупроводников 11

Образование свободных носителей

в полупроводниках без примесей

(собственная проводимость) 13

Энергетические зоны в полупроводниках 17

Примесная проводимость

в полупроводниках 20

Уровень Ферми 24

Список использованной литературы 25

ПОЛУПРОВОДНИКИ

Уже свыше 150 лет назад людям было известно, что вещества по-разному проводят электрический ток. В учебнике "Начальные основания опытной физики", изданном в 1826 году, его автор Иван Двигубский отмечает:"Английский физик Кавендиш опытами доказал, что вода проводит электричество в 400 млн. раз хуже металла; невзирая на сие, она еще не совсем худой проводник электричества. Тела, кои в рассуждение способности проводить электричество, занимают как бы среднее место между проводниками и непроводниками, называются полупроводниками".

Тогда же обратили внимание на то, что вещества отличаются не только величиной проводимости, но ее изменением с температурой. В 1821 году английский химик Хэмфри Дэви установил, что электропроводность металлов уменьшается с ростом температуры. Продолживший исследования Дэви его ученик Майкл Фарадей в 1833 году обнаружил, что у сернистого серебра электропроводность не падает, а возрастает с ростом температуры. В своей знаменитой работе "Экспериментальные исследования по электричеству" Фарадей так написал по этому поводу: "Я не знаю ни одного вещества, которое, подобно сернистому серебру, может в горячем состоянии сравниться с металлами в отношении проводимости электричества, и у которого, наряду с этим, в отличие от металлов, она, наоборот, увеличивается. Однако, если поискать, то, вероятно, можно будет найти немало таких веществ".

В течение последующих пяти лет Фарадей обнаружил, еще несколько "таких веществ": фторид свинца (PbF2), сульфид ртути (HgS) и ряд других, также обладавших необычной зависимостью проводимости от температуры. В то время, однако, это не вызвало никакого заметного интереса в научном мире. Так продолжалось до тех пор, пока в 1873 году не обнаружили, что сопротивление селена изменяется при освещении. Селеновые фотосопротивления почти немедленно стали использоваться в различных оптических приборах. Возникла потребность объяснить причину этого явления, начать поиск новых светочувствительных материалов. На рубеже ХХ столетия физики начали специально изучать материалы, которые нельзя было отнести ни к проводникам, ни к диэлектрикам. Обратили внимание и на другие особенности в электрических свойствах веществ, которые из-за своей проводимости были названы полупроводниками: на спае теллура или сульфида свинца с металлом при нагревании возникала необычно высокая эдс, контакт сульфида свинца с металлом хорошо проводил ток в одном направлении и плохо - в другом. Формирование представлений о физических процессах, происходящих в полупроводниках затруднялось многообразием обнаруженных явлений. Тем не менее, уже в начале ХХ века природа электропроводности полупроводников получила правильное объяснение. Этому успеху в значительной степени способствовали работы немецкого электрохимика И. Кенигсбергера.

Кенигсбергер рассуждал следующим образом. Известно, что проводимость определяется величиной тока, который протекает через сечение площадью 1 м2. под действием электрического поля напряженностью 1 В/м. Поскольку электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц, то он будет зависеть от концентрации этих частиц, скорости их упорядоченного движения и величиной переносимого каждой частицей заряда:

Q = N·v·q

Таким образом, изменение проводимости определяется зависимостью от температуры перечисленных выше факторов. Попробуем проанализировать их.

Заряд частицы q является постоянным, не зависящим от температуры. Поэтому данную величину можно исключить из списка факторов, обуславливающих зависимость проводимости от температуры.

Скорость движения частиц с температурой возрастает. Но тепловое движение частиц является не упорядоченным, а хаотичным. Возрастание скорости хаотичного движения увеличивает число столкновений этих частиц с атомами и друг с другом, и в результате скорость упорядоченного переноса заряда (а именно это является обязательным признаком электрического тока) уменьшается. В результате проводимость должна уменьшаться с ростом температуры. Это мы и наблюдаем в металлах.

Остается предположить, что с возрастанием температуры увеличивается концентрация частиц - носителей заряда. Причем это увеличение настолько велико, что с лихвой перекрывает уменьшение скорости упорядоченного переноса заряда.

Именно это и предположил Кенигсбергер. В своей работе, опубликованной в 1906 году, он писал: "При повышении температуры в оксидах и сульфидах число проводящих или свободных квантов электричества - электронов - увеличивается, пока не станет предельным, после чего их поведение уподобляется металлам, в которых при нормальной температуре почти все электроны свободны".

Помимо характерной температурной зависимости проводимости, класс полупроводников с точки зрения Кенигсбергера характеризуется и еще несколькими основными свойствами: величиной удельного сопротивления в пределах от 10-8 до 101 Ом*м; большими значениями термо-эдс в паре с металлом; невыполнением закона Ома на контакте полупроводник-металл; чувствительностью к свету.

КРЕМНИЙ, Si (silicium), химический элемент IVA подгруппы (C, Si, Ge, Sn и Pb) периодической системы элементов, неметалл. Кремний в свободном виде был выделен в 1811 Ж.Гей-Люссаком и Л.Тенаром при пропускании паров фторида кремния над металлическим калием, однако он не был описан ими как элемент. Шведский химик Й. Берцелиус в 1823 дал описание кремния, полученного им при обработке калиевой соли K2SiF6 металлическим калием при высокой температуре, однако лишь в 1854 кремний был получен в кристаллической форме А.Девилем. Кремний – второй по распространенности (после кислорода) элемент в земной коре, где он составляет более 25% (масс.). Встречается в природе в основном в виде песка, или кремнезема, который представляет собой диоксид кремния, и в виде силикатов (полевые шпаты M[AlSi3O8] (M = Na, K, Ba), каолинит Al4[Si4O10](OH)8, слюды). Кремний можно получить прокаливанием измельченного песка с алюминием или магнием; в последнем случае его отделяют от образующегося MgO растворением оксида магния в соляной кислоте. Технический кремний получают в больших количествах в электрических печах путем восстановления кремнезема углем или коксом. Полупроводниковый кремний получают восстановлением SiCl4 или SiHCl3 водородом с последующим разложением образующегося Sih5 при 400–600° С. Высокочистый кремний получают выращиванием монокристалла из расплава полупроводникового кремния по методу Чохральского или методом бестигельной зонной плавки кремниевых стержней. Элементный кремний получают в основном для полупроводниковой техники, в остальных случаях он используется как легирующая добавка в производстве сталей и сплавов цветных металлов, например, для получения ферросилиция FeSi, который образуется при прокаливании смеси песка, кокса и оксида железа в электрической печи и применяется как раскислитель и легирующая добавка в производстве сталей и как восстановитель в производстве ферросплавов).

Наибольшее применение кремний находит в производстве сплавов для придания прочности алюминию, меди и магнию и для получения ферросилицидов, имеющих важное значение в производстве сталей и полупроводниковой техники. Кристаллы кремния применяют в солнечных батареях и полупроводниковых устройствах – транзисторах и диодах. Кремний служит также сырьем для производства кремнийорганических соединений, или силоксанов, получаемых в виде масел, смазок, пластмасс и синтетических каучуков. Неорганические соединения кремния используют в технологии керамики и стекла, как изоляционный материал.

Если кремний находится в твердом состоянии, его атомы расположены в пространстве некоторым регулярным образом и образуют кристаллическую структуру. Трехмерная картина ковалентных связей изображена на рис. .

Втом случае, когда валентные е- участвуют в образовании связи, как это показано на рис., вещество ведет себя подобно диэлектрику (для Si это наблюдается при Т0 около 00К). Приток тепловой или лучистой энергии разрывает ковалентные связи, освобождая электроны. Энергия, необходимая для разрыва одной связи в атоме Si составляет примерно 1.1 эВ! Связь атома Si с четырьмя соседними атомами (черными кружками изображены 4 валентных е- принадлежащих центральному атому, светлые - е-, принадлежащие и соседним атомам).

Колебания сильно взаимодействующих атомов можно представить как совокупность слабо взаимодействующих волн. В основе такого перехода лежит идея (ее сформулировал еще в 1923г французский физик Луи де Бройль) о том, что каждой волне можно сопоставить частицу, энергия которой равна Э=hv=hV/l, где V - скорость распространения волны, а l - ее длина. Это обстоятельство позволяет создать удобный и наглядный язык для описания поведения атомов твердого тела, что особенно необходимо при низких температурах.

Для иллюстрации рассмотрим с позиций квантовой механики типичную ситуацию, возникающую в кристалле. Кристалл - совокупность правильно (или близко к этому) расположенных взаимодействующих друг с другом атомов. Все эти атомы подобны колебательным контурам, настроенным на одинаковые частоты колебаний и способным резонировать друг с другом.

Поэтому, любое возбуждение одного атома вызывает аналогичное возбуждение атомов - соседей.

Представьте себе систему шариков, связанных между собой пружинками, как это показано на рис. Как только мы качнем один шарик, он сдвинет с места соседний, тот толкнет соседа и т.д. По системе шариков и пружин побежит волна! Эти волны очень хорошо иллюстрируют движение атомов в твердом теле. Из-за взаимодействия атомы не могут двигаться независимо друг от друга. Возбуждения распространяются в кристалле в виде волны. Однако согласно законам квантовой механики движение, которое связано с этими волнами, возникает и передается в виде отдельных порций - квантов. Такие кванты, связанные с коллективным возбуждением всего кристалла ведут себя во многих отношениях подобно обычным частицам. Они получили название "квазичастицы" (почти частицы).

Квазичастицы являются носителями движения в системе взаимодействующих атомов в том смысле, что энергия твердого тела равна сумме энергии отдельных квазичастиц.

Особенности химии кремния.

Кремний является типовым аналогом углерода. Как и у углерода, у атома кремния в невозбужденном состоянии на s-орбитали находятся два спаренных электрона, а p-орбитали имеют два неспаренных электрона. Разница в том, что атом углерода располагает валентными электронами при главном квантовом числе 2, а атом кремния характеризуется тем же числом валентных электронов (4) при n = 3. В связи с увеличением числа электронных слоев по сравнению с углеродом у кремния наблюдается рост атомного радиуса, понижение потенциала ионизации, уменьшение сродства к электрону. Возрастание радиуса ведет к увеличению длины у уменьшению прочности межатомных связей, вследствие чего растет электрическая проводимость и сужается ширина запрещенной зоны. Поэтому углерод в виде алмаза представляет собой изолятор, а кремний – полупроводник.

Существенной особенностью химии кремния сравнительно с химией углерода является возможность вовлечения в связеобразование 3 d-орбиталей. Это приводит к увеличению валентных возможностей атома кремния. Теоретически максимальная ковалентность кремния может быть равна 9. На практике помимо валентности 4 встречаются шестиковалентные производные, в которых наиболее характерны структуры, где атомы кремния имеют к.ч. 4 и находятся в sp3-гибридном состоянии. Производные с sp и sp2 –гибридизацией атома кремния редки, и, как правило, мало устойчивы. Кремний мало склонен образовывать кратные связи. Для кремния наиболее характерно дополнительное πp-d-связывание в отличие от πp-p-взаимодействия для углерода. Таким образом, в случае кремния связывание часто возникает за счет участия вакантных 3 d-орбиталей и неподеленных электронных пар атомов партнеров. Так обстоит дело в соединениях кремния с азотом, кислородом, фтором и хлором. Прочность связей кремния с кислородом, азотом и галогенами из-за дополнительного π-связывания выше, чем соответствующих связей для углерода.

Из-за малой прочности гомоатомных связей кремний в отличие от углерода не образует устойчивых цепей из многих атомов. Кроме того, производные кремния с типическими неметаллами довольно полярны, что обусловлено большой металличностью кремния. В наиболее стабильных соединениях кремний проявляет степени окисления +4, 0 и -4. Окислительное число +2 мало характерно для кремния.

Принципиальное значение имеет большое сродство к кислороду, что обусловлено энергией связи атомов кремния с кислородом, которая превосходит энергию связи между атомами кремния в 2,5 раза.

Аморфный кремний состоит из мелких кристалликов кубической формы и некоторых примесей. В алмазоподобной кубической структуре кремния его атомы находятся в sp3-гибридном состоянии.

Энергетические зоны кремния.

При образовании кристаллической решетки начиная с некоторого межатомного расстояния r` (r`>r0) наблюдается sp3-гибридизация электронных состояний атомов, что приводит не просто к перекрыванию 3s и 3p-зон, а к их полному слиянию с возникновением единой sp3-гибридной валентной зоны. В кристаллическом кремнии каждый атом образует тетраэдрические парно-электронные насыщенные ковалентные связи, достраивая свою валентную оболочку до октета. Таким образом, в валентной зоне все 8 состояний оказываются заняты.

Характерной особенностью зонной структуры кремния является то, что следующая вакантная 4s-зона не перекрывается с валентной на межатомных расстояниях r=r0, а отделена от последней зоной запрещенных энергий ∆E**. Электроны, находящиеся в валентной зоне, участвовать в электрической проводимости не могут, тк на этой зоне все состояния заняты. Для возбуждения электрической проводимости необходимо любым путем сообщить электронам энергию, равную ∆Е. Тогда возбужденные электроны попадают в свободную 4s-зону, которая называется зоной проводимости, и становятся способными участвовать в электрической проводимости. Энергетический промежуток между верхним краем валентной зоны и нижним краем называется шириной запрещенной зоны. Эта величина представляет собой важнейшую характеристику кристаллического вещества. В зависимости от ширины запрещенной зоны все кристаллические вещества подразделяются на три класса: металлы, полупроводники и изоляторы. В металлах ширина запрещенной зоны равна нулю, тк заполненная и свободная зоны перекрываются между собой и, в сущности, валентная зона будет и зоной проводимости. Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше ~ 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе возбудить практически невозможно. Промежуточные значения ∆Е характерны для полупроводников.

Электронные процессы в кристаллах

Проанализируем внутреннее строение кристаллов. Рассмотрим сначала металлические кристаллы, например кристалл меди (см. рис.).

Атомы в кристаллической решетке металлов упакованы очень плотно - каждый атом может иметь до 12-ти соседних атомов, с которыми он непосредственно связан.

Вследствие этого, электроны внешних оболочек атомов (валентные электроны) обобществлены, то есть принадлежат одновременно многим атомам. Эти электроны могут хаотически двигаться, образуя "электронный газ", в который оказываются погруженными положительные ионы, расположенные в узлах кристаллической решетки. Роль электронного газа в металлах очень велика. Хаотически двигающиеся электроны осуществляют сильную металлическую связь, скрепляя решетку, построенную из одинаково заряженных (а, следовательно, взаимно отталкивающихся) ионов. Если представить, что из металла удалили абсолютно все свободные электроны, то ионы, имеющие одинаковый знак заряда, разлетелись бы в стороны, а решетка как бы "взорвалась".

Именно свободные электроны, участвующие в переносе электрического заряда создавая электрический ток, и обуславливают высокую электро- и теплопроводность металлических кристаллов.

Как будет зависеть движение свободных электронов в металле от температуры? Приложим к металлическому кристаллу электрическое напряжение. Для того, чтобы соблюдался закон Ома, электроны в металле должны двигаться, испытывая силу трения. Подтверждением этому является нагревание металлического кристалла при протекании тока. Тепло является следствием потерь электрической энергии, расходуемой на преодоление трения.

Каковы физическое содержание слова "трения" в данном случае? Наращиванию скорости электронов препятствуют столкновения с различными препятствиями, возникающими на их пути.

Наращивая скорость, электрон периодически теряет ее в моменты рассеяния на неоднородностях структуры.

"Спотыкаются" (рассеиваются) электроны о различные объекты.

- Во-первых, они сталкиваются с "чужими" атомами примеси. Так как число примесных атомов не зависит от температуры, их вклад в омическое сопротивление с температурой не изменяется.

- Во-вторых, электроны рассеиваются на меняющихся со временем неоднородностях структуры кристалла, которые обусловлены тепловым движением составляющих его атомов. Так как амплитуда тепловых колебаний, а следовательно и вероятность столкновения увеличивается с ростом температуры, то возрастает и их вклад в сопротивление решетки движущимся электронам. Таким образом, электрон в твердом теле нельзя в полной мере назвать "свободным", поскольку его движение прерывается в результате столкновений.

Если металлический кристалл охладить до температуры, близкой к абсолютному нулю, то амплитуда колебаний "своих" атомов существенно уменьшится и сопротивление упадет до остаточного значения, обусловленного наличием в кристалле примесей. Обратите внимание на то, что в металлическом кристалле свободные электроны сохраняются и при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Рассмотрим теперь электронные процессы в полупроводниках и их зависимость от температуры. Для полупроводников характерна ковалентная связь между атомами в кристалле. В качестве примера рассмотрим кристалл хорошо известного полупроводника - кремния (Si).

Любое разрушение связей, например, для удаления из них электронов (для превращения их в свободные носители зарядов) требует сообщения дополнительной энергии.

Поля, удерживающие электроны на орбите, очень велики. Оценим, например, поле, действующее на валентный электрон со стороны ядра атома кремния. Порядковый номер кремния в таблице Менделеева - 14. Это означает, что ядро атома кремния содержит 14 протонов. В целом атом нейтрален, число протонов равно числу электронов, а заряд протона равен по величине и противоположен по знаку заряду электрона. Валентных электронов, находящихся на внешней оболочке кремния, как известно, четыре. Остальные десять электронов размещаются на внутренних электронных оболочках и частично экранируют действие электрического поля ядра на валентные электроны. Таким образом, действие ядра на каждый валентный электрон эквивалентно притяжению со стороны четырех протонов.

Примем для оценки, что электрическое поле, создаваемое ядром и частично экранирующими его электронами внутренних оболочек, действует на валентный электрон как поле точечного заряда. Будем считать, что среднее расстояние, на котором валентный электрон находится от атома решетки, равно расстоянию между атомами (рис. 1). Тогда, исходя из закона Кулона, мы можем найти среднюю величину напряженности поля, удерживающего валентный электрон на орбите:

Где e - заряд электрона, e0 = 8,85.10-12 Ф/м - электрическая постоянная, a - расстояние между атомами кристаллической решетки. В большинстве твердых тел величина a равняется нескольким долям нанометра. В кремнии a = 0,54 нм. Подставляя в (2) известные нам величины e и a, получим E = 2.1010 В/м.

Очень важно то, что на примере кремния мы в действительности сумели оценить величину поля, действующего в пространстве между атомами практически любого кристалла, так как величина a (ее называют "постоянная решетки") приблизительно одна и та же для всех кристаллов; число валентных электронов у различных атомов различается только в несколько раз.

Чтобы лучше представить себе величину напряженности поля E=1010В/м, скажем, что напряженность поля в молнии равна 10 6 В/м.

Теперь обсудим, возникнет ли электрический ток, если к такому кристаллу приложить напряжение? Даже если при этом в кристалле будет создано поле, очень сильное по обычным понятиям (106 В/м),то оно будет лишь в состоянии чуть-чуть деформировать электронные орбиты, но разорвать их оно окажется не в состоянии. Свободных носителей заряда в кристалле не будет, а следовательно, не будет и электрического тока. То есть такой кристалл представляет собой идеальный диэлектрик.

Заметим, что создать такую идеальную решетку, какая показана на рисунке, совсем не просто. Чтобы решетка была действительно идеальной, необходимо исключить наличие каких-либо искажений, несовершенств, дефектов, которые могут разорвать электронные связи. Кроме того, в кристалле не должно быть абсолютно никаких примесей. И, наконец, кристалл должен быть охлажден до температуры абсолютного нуля. В противном случае тепловые колебания решетки могут разорвать электронные связи и создать свободные носители заряда. При этих условиях кристалл, представляет собой идеальный диэлектрик.

Таким образом, получается, что никакой принципиальной качественной разницы между полупроводниками и диэлектриками не существует. Модель, в равной мере относится и к типичным полупроводникам, и к типичным диэлектрикам. Разница между полупроводниками и диэлектриками скорее количественная. Она определяется величиной энергии, которую нужно затратить, чтобы разорвать электронную связь между атомами. Чем выше эта величина, тем больше оснований считать, что мы имеем дело с диэлектриком.

Типы полупроводников

В зависимости от природы сил, связывающих атомы полупроводника в одно целое, различают:

studfiles.net

Реферат по Полупроводникам

1. Веществ, атомы которых связаны валентными химическими связями, каждая из которых осуществляется в определенном кристаллографическом направлении парой электронов. Такой тип связи обычно придает кристаллу большую прочность и твердость. К этому типу относятся атомные решетки алмаза, кремния. Германия, серого олова и карборунда. Число ближайших соседей атомов таких веществ равно их валентности: для перечисленных кристаллов это число, называемое координационным, равно четырем.

2. Ионные кристаллические решетки, типичным представителем которых является каменная соль (хлористый натрий), построены из положительных и отрицательных ионов, связанных кулоновым взаимодействием из зарядов.

3. Молекулярные решетки, в которых кристаллизуются обычно органические вещества, состоят из молекул химических соединений, связанных между собой сравнительно слабыми Ван-дер-Ваальсовскими силами. Эти кристаллы отличаются низкой температурой плавления и малой твердостью.

4. Прочность и пластичность металлов обязана особому виду связи – совокупности свободных валентных электронов со всей совокупностью положительных ионов.

Эти четыре типа связи редко встречаются в чистом виде, чаще в кристалле встречаются сочетания различных связей.

Полупроводники могут быть кристаллическими и аморфными. К последним принадлежат расплавы, сохраняющие свои полупроводниковые свойства, и переохлажденные жидкости, перешедшие в стекловидное состояние, как, например, твердый аморфный селен.

Кристаллические вещества часто представляют собой мелкокристаллический агрегат застывших отливок, спрессованных или спеченных зерен, в виде тонких слоев, нанесенных на подложку. Свойства таких полупроводниковых материалов зависят от их структуры.

Под полупроводниками понимают обычно неметаллические проводники с электронным механизмом тока. Часто нелегко правильно определить механизм тока. Рассмотрев черты сходства и различия между полупроводниками, электролитами и металлами, легче будет найти правильное решение этого вопроса.

Сравнение с электролитами.

Электронные полупроводники сходны с твердыми электролитами в том отношении, что носители тока в обоих случаях (электроны в первом и ионы во втором) освобождаются тепловым движением. Поэтому как концентрация свободных зарядов, так и электропроводность у полупроводников и электролитов стремятся к нулю с приближением к абсолютному нулю температуры. Освобожденные тепловым движением электроны, как и ионы, диффундируя некоторое время внутри тела, вновь закрепляются путем рекомбинации при прилипании на одном из дефектов кристаллической решетки, а электроны рекомбинируют чаще всего на примесях чаще всего на примесях или дефектах кристалла. Как скопления ионов одного знака, так и скопления электронов создают в теле объемные заряды. Однако, электронные проводники совершенно отличаются от ионных проводников механизмом, определяющим подвижность носителей тока. В то время как ионы должны преодолевать препятствия при переходе из одной ячейки кристалла в другую, электроны свободно проходят сквозь междуатомные энергетические барьеры.

Для движения ионов основным является соотношение между размерами движущихся ионов и плотностью упаковки атомов той среды, в которой им приходится двигаться. Поэтому большого различия между подвижностью ионов в наиболее совершенном монокристалле и в аморфной среде нет; разрыхление кристаллической решетки даже облегчает похождение ионов. Подвижность ионов быстро возрастает с температурой и в расплаве имеет большие значения, чем в твердом кристалле.

Электроны же без всякого сопротивления движутся в периодическом поле идеально построенного кристалла. Только отступления от периодичности создаются условия для рассеяния электронов. Поэтому подвижность электронов, как правило, падает с повышением температуры, с появлением искажений в кристаллической решетке или с включением примесей. Подвижность электронов в противоположность ионам резко убывает и при переходе от кристаллического к аморфному или жидкому состоянию.

В электролитах все ионы обладают одинаковой вредней потенциальной и кинетической энергией, электроны же полупроводника распределены по различным уровням энергии в пределах порядка 1 эВ.

Сравнение с металлами.

Малая величина электропроводности σ полупроводников вызвана не меньшей, чем в металлах подвижностью u носителей тока, а тем, что ток в полупроводниках переносится лишь небольшой частью валентных электронов. Так, при типичных для полупроводника условиях и дляu = 100 см2/в·сек концентрация электронов проводимости , в то время как общее число валентных электронов – порядка.

С понижением температуры электропроводность полупроводников уменьшается и приближается к нулю вблизи абсолютного нуля температуры. Измерения подвижности показывают, что подвижность наоборот возрастает при охлаждении. Таким образом, уменьшение σ может быть объяснено только еще более быстрым уменьшением числа n электронов проводимости. Стремление σ и n к гулю при Т->0 рассматривается как доказательство того, что электроны проводимости создаются тепловым движением, что без теплового движения электроны не могу участвовать в переносе тока. Это основной признак отличия полупроводников от металлов кладет резкую грань между ними. Среди многообразия различных материалов встречаются, впрочем, такие, которые трудно однозначно отнести к металлам или полупроводникам.

Образование свободных носителей в полупроводниках без примесей (собственная проводимость)

Как и в металлах, электрический ток в полупроводниках связан с дрейфом носителей заряда. Но если в металлах наличие свободных электронов обусловлено самой природой металлической связи, то появление носителей заряда в полупроводниках определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются химическая чистота материала и температура. В зависимости от степени чистоты полупроводники подразделяют на собственные и примесные.

Собственный - полупроводник, в котором можно пренебречь влиянием примесей при данной температуре. Ранее было показано, что для полупроводников характерно наличие не очень широкой запрещенной зоны в энергетической диаграмме.

При T=00К у собственного полупроводника валентная зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости абсолютно свободна, а вследствие наличия запрещенной зоны, собственный полупроводник при T=00К является идеальным диэлектриком.

При T>00К имеется конечная вероятность того, что за счет тепловых флуктуаций (неравномерного распределения тепловой энергии между частицами) некоторые из электронов преодолеют запрещенный барьер и перейдут в зону проводимости. В собственном полупроводнике каждый переход электрона в зону проводимости сопровождается образованием дырки в валентной зоне.

Нагревание полупроводника сопровождается возникновением тепловых колебаний атомов, образующих решетку, и передачей энергии находящимся в связях электронам. Процесс передачи носит статистический характер, в результате чего некоторыеe-, получив достаточно большую энергию смогут разорвать связь и начать свободно перемещаться в кристаллической решетке (см. рис.).

В результате ухода электрона из связи и возникает положительно заряженная вакансия электрона - одна незаполненная до устойчивого состояния связь. Эта вакансия может заполняться за счет поочередного перехода электронов из соседних связей.

Оценим приблизительно, какую энергию надо затратить, чтобы превратить связанный электрон в свободный. Эта энергия будет равна работе, которую надо совершить, чтобы удалить электрон с орбиты на расстояние, котором взаимодействием с ядром атома можно было бы пренебречь. В качестве такого расстояния можно выбрать постоянную решетки a. Работа пойдет на преодоление силы электрического взаимодействия между электроном и ядром атома. Пусть напряженность поля, удерживающего электрон на орбите, порядка 1010 В/м. Сила, действующая на электрон, равна:

F = e·E.

Таким образом, энергия, необходимая для разрыва электронной связи и создания свободного электрона, по порядку величины равна:

Eg = e·E·a

Индекс "g" у величины Eg происходит от английского слова gap - щель, зазор, интервал. В данном случае имеется в виду интервал энергий. Подставляя уже известные величины e, E и a в эту формулу, получим Eg = 8.10-19 Дж = 5 эВ. (Единица энергии 1 электрон-вольт - 1 эВ - равняется 1,6.10-19 Дж; Такую энергию приобретает электрон, проходя в электрическом поле разность потенциалов в 1 В).

Поскольку, как было сказано выше, различие между полупроводником и диэлектриком чисто количественное, то в качестве критерия можно выбрать величину Eg. Принято считать, что вещества, у которых 0,1 эВ <= Eg < 3 эВ являются полупроводниками, а те у которых Eg => 3 эВ - диэлектриками.

Теперь рассмотрим, что произойдет, если, затратив энергию Eg, нам удастся разорвать одну из электронных связей и создать свободный электрон. Прежде всего, как это можно сделать?

Один из способов - нагреть кристалл. Как только мы увеличим температуру кристалла до такой величины, чтобы энергия теплового движения частиц стала близкой к величине Eg, можно ожидать, что хаотическое тепловое движение начнет разрушать электронные связи.

Можно ли использовать при расчете энергии значение для средней кинетической энергии? Проверить это можно, выполнив числовые расчеты.

Для кремния величина Eg = 1,1 эВ. Средняя кинетическая энергия теплового движения равняется, как известно,

Ek = (3/2) ·k·T,

где k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура.

Из равенства (3/2)kT = Eg найдем температуру T0, при которой полупроводники приобретут Ek = Eg. Для кремния получаем T0 = 12700 K! Если посмотреть в справочник, то можно увидеть, что температура плавления кремния равна 1423 OC, а кипения - 2355 OC. Следовательно, кристалл превратится в пар раньше, чем Ek сравняется с Eg.

Дело в том, что Ek - это средняя величина для всех частиц тела, а следовательно при одной и той же температуре имеются частицы как с гораздо меньшей, так и со значительно большей энергией, чем величина Ek (см. рис.).

   По этой причине часть электронных связей окажется разорванной при T < T0. Ясно, что чем больше Eg, тем менее вероятен разрыв связи. В таблице 1 приведено количество свободных электронов в 1 см3 (концентрация электронов) n для различных веществ при T = 300 K (27 OC). Для сравнения, в металле при любой температуре n = 1022 см-3.

Итак, одна из связей разорвана и выбитый со своей орбиты электрон оказался между четырьмя соседними атомами (см. рис.). Если к кристаллу не приложено внешнее электрическое поле, электрон хаотически перемещается между атомами решетки под действием тепловых колебаний. Что в это время происходит с разорванной связью?

Появившаяся дополнительная энергия может быть использована для захвата электрона из соседних связей, образованных атомом, потерявшим электрон. То есть разорванная связь заполняется за счет разрыва другой связи, вследствие чего такая неполная связь подобно свободному электрону хаотически перемещается между атомами решетки (см. рис.).

Движение разорванных связей происходит за счет перехода электронов, участвующих в соседних связей, а не свободных электронов, так что каждый раз появляется очередная неполная связь.

Если же разорванную связь заполнит свободный (не участвующий в другой связи!) электрон, то новой неполной связи не образуется и электрон перестает быть свободным. Такой процесс называется рекомбинацией("восстановлением").

При разрыве электронной связи количество отрицательно заряженных электронов у атома уменьшается, а число положительных протонов остается прежним. В результате положительный заряд ядра перестает компенсироваться отрицательным зарядом электронов и в области, где в данный момент находится неполная связь, возникает нескомпенсированный положительный заряд, численно равный заряду электрона.

При перемещении по кристаллу разорванной связи движется и обусловленный ею нескомпенсированный положительный заряд. При анализе происходящих в полупроводнике процессов это можно рассматривать как появление в полупроводнике положительно заряженных частиц, величина заряда которых равна заряду электрона. Такие квазичастицы ("квази" - почти, так как это все-таки не частица, способная существовать вне кристалла) получили название "дырки". Дырки в собственном полупроводнике рождаются и погибают только парами вместе со свободными электронами, поэтому концентрации электронов (ni) и дырок (pi) собственном (без примесей) полупроводнике равны:

pi = ni

Направление движение дырок в электрическом поле противоположно направлению движения свободных электронов. Поскольку движение дырок - это перемещение электронов между атомными связями, что труднее чем свободное движение электронов, то и скорости движения дырок и свободных электронов различны: дырка движется медленнее.

Свободный электрон и дырка не могут существовать в кристалле вечно. Спустя некоторое время (время жизни), составляющее от 10-10 до 10-2 с, свободный электрон и дырка встречаются и рекомбиниуют.

При рекомбинации выделяется энергия Eg, которая была затрачена на создание электронно-дырочной пары. Иногда эта энергия выделяется в виде излучения при рекомбинации, но чаще она передается кристаллической решетке, нагревая ее.

Энергетические зоны в полупроводниках

Все процессы с электронами и дырками в полупроводнике, могут быть описаны с точки зрения энергии, которой обладают частицы, находящиеся в разных состояниях. С этой целью можно воспользоваться так называемыми энергетическими (или зонными) диаграммами, по вертикальной оси которых отложены значения энергии, а по горизонтальной может откладываться координата Х в кристалле. (см. рис.)

Энергетическая диаграмма

изолированного атома кремния

     На рисунке показаны уровни энергии изолированного атома. Значения энергии, которыми может обладать электрон, представляют собой набор отдельных уровней, разделенных интервалами энергий, которыми электроны обладать не могут. На каждом энергетическом уровне, согласно принципу Паули, может находиться не более двух электронов (с противоположными спинами). Остальные электроны, если они имеются в атоме, распределены по другим разрешенным уровням.       Поскольку вне разрешенных уровней электрон находиться не может, он изменяет свою энергию в атоме скачкообразно, перепрыгивая с одного уровня энергии на другой.

Самые верхние уровни в невозбужденном атоме - это уровни, занимаемые валентными электронами, поскольку они наименее связаны с ядром (из-за экранирования поля ядра электронами внутренних оболочек). Мы знаем, что для того, чтобы электрон стал свободным, ему необходимо сообщить дополнительную энергию Eg. При этом электрон перейдет на уровень энергии свободного электрона, отстоящий от верхнего заполненного уровня на величину Eg. В этом интервале не существует разрешенных для электрона уровней энергии, поскольку любой меньшей? чем Eg добавки энергии недостаточно, чтобы сделать электрон свободным (атом просто не воспринимает меньшую добавку энергии и электроны остаются на прежних разрешенных уровнях).

При образовании кристалла атомы сближаются, между ними устанавливается химические связи (ковалентные связи). Электроны внешних оболочек (валентные электроны) обобществляются соседними атомами. В результате в один общий коллектив (кристаллическую решетку) попадает огромное число электронов, имеющие в изолированных атомах одни и те же уровни энергии. При обобществлении электронов соответствующие энергетические уровни также объединяются. В такой ситуации на каждом энергетическом уровне должно было бы оказаться число электронов, равное удвоенному числу атомов (а плотность атомов в кристалле составляет). Но это противоречит принципу Паули. Объяснение заключается в том, что уровни энергий взаимодействующих атомов раздвигаются, образуя целые группы уровней, так чтобы на каждом находилось не более двух электронов. Уровни в группе располагаются настолько плотно, что электрон может изменять свою энергию не скачками, а плавно. Так возникают энергетические зоны (cм. рис. (a)

Наиболее сильное воздействие испытывают уровни энергии валентных электронов, участвующих в образовании связей, и уровни свободных электронов, также обобществленных всеми атомами кристалла. Они образуют соответственно валентную зону EV и зону проводимости EC.

Между EV и EC располагается область недопустимых для электрона значений энергии, равная по ширине Eg. Она называется запрещенной зоной Eg.

В невозбужденном состоянии (T = 0K) валентная зона заполнена, а зона проводимости пустая. Поскольку электропроводность создается свободными электронами в EC, то при T = 0K полупроводник ведет себя как диэлектрик. Диэлектрик и полупроводник различаются лишь шириной запрещенной зоны.

В отличие от них, у металлов отсутствует запрещенная зона, так валентная зона полностью заполнена, вследствие чего свободные электроны существуют в металлах и при T = 0K.

При повышении температуры возрастают колебания атомов решетки и электроны валентной зоны, получая энергию от решетки, переходят в зону проводимости EС (см. рис. (а).

При переходе электрона в зону проводимости в EV остаются свободные места (дырки).

Под действием электрического поля электроны из EС и дырки из EV перемещаются в полупроводнике (cм. рис. (б), создавая электрический ток.

При рекомбинации электроны занимают свободный уровень в EV (см. рис. (в), в результате дырка и электрон проводимости исчезают.

Примесная проводимость в полупроводниках

Попадание примесей, даже в ничтожной концентрации, в чистейший полупроводник чрезвычайно сильно отражается на его электрофизических свойствах. Как известно, существенное виляние оказывает иногда 10-6-10-8% примеси, что никогда не наблюдалось до сих пор в физике или химии.

Следует различать примеси:

- представляющие собой избыток или недостаток одного из компонентов основного вещества

- замену в одном из узлов решетки атома или иона основного вещества другим элементом (примеси замещения)-

- посторонние атомы, находящиеся внутри одной из ячеек кристаллической решетки.

       Наличие пяти валентных электронов говорит о том, что As способен организовывать химические связи с пятью соседними атомами. Но в кристаллической решетке кремния у него имеется только четыре соседних атома, с которыми можно образовать связи, поэтому только четыре из пяти валентных электронов мышьяка оказываются включенными в химические связи и, вследствие этого прочно связанными в электронных орбитах. Оставшийся (пятый) электрон оказывается слабосвязанным. То есть, хотя он и удерживается атомом мышьяка, но гораздо слабее и для того, чтобы разорвать связь этого пятого электрона с атомом As и сделать его свободным, требуется энергия En, гораздо меньшая чем Eg.

Валентная зона

Энергетический уровень мышьяка лежит под самым потолком запрещенной зоны проводимости. Перескок электрона в последнюю требует ничтожной энергии. Подобные уровни называются донорными: они отдают электроны в зону проводимости. Если донорный уровень лежит высоко в запрещенной зоне, его называют мелким, если низко – глубоким.

Величина активации для перескока электрона в зону проводимости с донорного уровня для As в кремнии E = 0,05 эВ, что в 20 раз меньше величины Eg. Это означает, что при нагреве кристалла пятый электрон "оторвется" при температурах, гораздо более низких, чем это необходимо для генерации электронно-дырочных пар в собственном полупроводнике. Посмотрим еще раз таблицу 1. Видно, что уменьшение ширины энергетической щели приводит к тому, что при той же температуре концентрация носителей заряда резко увеличивается. Например, при T = 300K и концентрации атомов мышьяка 10 15см-3, концентрация примесных электронов nd = 4.1015см-3, в то время как концентрация собственных электронов ni = 1,1.1010см-3, то есть в 40000 раз меньше.

Таким образом, атомы пятивалентной примеси легко превращаются в ионы, отдавая четырехвалентному полупроводнику свои "лишние" электроны, незадействованные в связях. Вследствие этого в кристалле создаются дополнительные носители заряда - электроны. Такие примеси называют донорами. Обратите внимание на то, что, в отличие от собственного полупроводника, рождение свободного электрона за счет ионизации примеси не сопровождается одновременным появлением дырки, поскольку при этом не разрушаются межатомные связи. В результате, концентрация свободных электронов (n) в кристалле с донорными примесями значительно больше концентрации дырок (p): n >> p .

В такой ситуации электроны будут являться основными, а дырки - не основными носителями заряда. Полупроводники с донорными примесями называют полупроводниками n-типа (от англ.negative - отрицательный, по знаку основных носителей заряда) или электронными полупроводниками.

Рождение примесных дырок не приводит к образованию электронно-дырочных пар, и концентрация дырок в полупроводнике с акцепторными примесями

p >>n.

Дырки в данном случае являются основными носителями заряда, а сам полупроводник называют полупроводником p - типа (от англ. positive - положительный) или дырочным полупроводником.

studfiles.net

Реферат: Полупроводники

Исторические сведения

Полупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены:

1. эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник

2. фотопроводимость.

Были построены первые приборы на их основе.

О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 - х годов с открытием транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников(главным образом германия и кремния в радиоэлектронике. Одновременно началось интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в полупроводник определенных примесей).

В СССР изучение полупроводников начались в конце 20 - х годов под руководством А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР.

Интерес к оптическим свойствам полупроводников возрос всвязи с открытием вынужденного излучения в полупроводниках, что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале на p - n - переходе, а затем на гетеропереходах.

В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.

Свойства полупроводников

Полупроводники - широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности (, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

Полупроводники долгое время не привлекали особого внимания ученых и инженеров. Одним из первых начал систематические исследования физических свойств полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе.Он выяснил что полупроводники - особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами:

1) С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается, в отличие от металлов, у которых удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Причем как правило в широком интервале температур возрастание это происходит экспоненционально:

( = (о ( exp. (-(a / kT )

где (а - так называемая энергия активации проводимости,

(о - коэффициент зависящий от температуры

Удельное сопротивление полупроводниковых кристаллов может также уменьшатся при воздействии света или сильных электронных полей.

2) Свойство односторонней проводимости контакта двух полупроводников.Именно это свойство используется при создании разнообразных полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др.

3) Контакты различных полупроводников в определенных условиях при освещении или нагревании являются источниками фото - э. д. с. или, соответственно, термо - э. д. с.

Строение полупроводников и принцип их действия.

Как было уже сказано, полупроводники представляют собой особый класс кристаллов. Валентные электроны образуют правильные ковалентные связи, схематически представленные на рис.1 . Такой идеальный полупроводник совершенно не проводит электрического тока (при отсутствии освещения и радиационного облучения) .

Так же как и в непроводниках электроны в полупроводниках связаны с атомами, однако данная связь очень непрочная. При повышении температуры( T>0 K) ,освещении или облучении электронные связи могут разрываться, что приведет к отрыву электрона от атома (рис. 2). Такой электрон является носителем тока. Чем выше температура полупроводника, тем выше концентрация электронов проводимости, следовательно, тем меньше удельное сопротивление.Таким образом, уменьшение сопротивления полупроводников при нагревании обусловлено увеличением концентрации носителей тока в нем.

В отличии от проводников носителями тока в полупроводниковых веществах могут быть не только электроны , но и «дырки» . При потере электрона одним из атомов полупроводника на его орбите остается пустое место-«дырка» при воздействии электрическим поле на кристалл «дырка » как положительный заряд перемещается в сторону вектора E, что фактически происходит благодаря разрыву одних связей и восстановление других. «Дырку» условно можно считать частицей , несущей положительный заряд.

Примесная проводимость.

Один и тот же полупроводник обладает либо электронной ,либо дырочной проводимостью - это зависит от химического состава введенных примесей.Примеси оказывают сильное воздействие на электропроводимость полупроводников: так, например , тысячные доли процентов примесей могут в сотни тысяч раз уменьшить их сопротивление . Этот факт, с одной стороны , указывает на возможность изменение свойств полупроводников, с другой стороны, он свидетельствует о трудностях технологии при изготовлении полупроводниковых материалов с заданными характеристиками.

Рассматривая механизм влияния примесей на электропроводимость полупроводников, следует рассматривать два случая:

Электронная проводимость .

Добавка в германий примесей, богатых электронами , например мышьяка или сурьмы , позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью или полупроводник n - типа ( от латинского слова «негативус» -«отрицательный»).На рис. 3а схематично показана картина электронных связец при 0 К. Один из валентных электронов мышьяка не участвует в связях с другими атомами. При повышении температуры электрон может быть оторван от атома (см рис. 3б) и тем самым создает электронную проводимость.Примеси создающие такую электропроводимсть называют донорнями.

Дырочная проводимость

Добавка в тот же германий алюминия, галлия или индия создает в кристалле избыток дырок. Тогда полупроводник будет обладать дырочной проводимостью - полупроводник p - типа.Дырочная примесная электропроводимость создется атомами имеющими меньшее количество валентных электронов, чем основные атомы. На рис. 4 схематично показаны электронные связи германия с примесью бора. При 0 К все связи укомплектованны, только у бора не хватает одной связи (см рис. 4а). Однако при повышении температуры бор может насытить свои связи за счет электронов соседних атомов (см рис. 4б).Подобные примеси называются акцепторными.

Жидкие полупроводники

Плавление многих кристалических полупроводников сопроводается резким увеличением их электропроводности Q до значений типичныхдля металлов (см рис. 5а). Однако для ряда полупроводников (например HgSe, HgTe и. т. д.) характерно сохранение или уменьшение Q при плавлении и сохранение полупроводниками характера температурной зависимости Q (см рис. 5б).Некоторые Жидкие полупроводники при дальнейшем повышении температуры теряют полупроводниковые свойства и приобретают металлические (например сплавы Te- Se, ботатые Te). Сплавы же Te - Se, богатые Se ведут себя иначе, их электропроводность имеет чисто полупроводниковый характер.В Жидких полупроводниках роль запрещенной зоны играет область энергии вблизи минимума плотности состояний в энергетическом спектре электронов.При достаточно глубоком минимуме в его окрестности появляеся зона почти локализованных состояний носителей зарядов с малой подвижностью(псевдощель). Если при повышении температуры происходит «схлопывание» псевдощелей, жидкий полупроводник превращается в металл.

Использование полупроводников.

Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы - диоды, транзисторы, тиристоры основаны на использовании замечательных материалов с электронной или дырочной проводимостью.Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют свтовую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе - лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах.Инженеры не могут обходиться без полупровдниковых выпрямителей, переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

www.neuch.ru

Реферат - Полупроводники - Физика

Исторические сведения

Полупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены:

1. эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник

2. фотопроводимость.

Были построены первые приборы на их основе.

О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 — х годов с открытием транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников (главным образом германия и кремния в радиоэлектронике. Одновременно началось интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в полупроводник определенных примесей).

В СССР изучение полупроводников начались в конце 20 — х годов под руководством А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР.

Интерес к оптическим свойствам полупроводников возрос всвязи с открытием вынужденного излучения в полупроводниках, что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале на p — n — переходе, а затем на гетеропереходах.

В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.

Свойства полупроводников

Полупроводники — широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности d, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

Полупроводники долгое время не привлекали особого внимания ученых и инженеров. Одним из первых начал систематические исследования физических свойств полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе. Он выяснил что полупроводники — особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами:

1) С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается, в отличие от металлов, у которых удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Причем как правило в широком интервале температур возрастание это происходит экспоненционально:

d = dо ∙ exp. (-ea / kT )

где eа — так называемая энергия активации проводимости,

dо — коэффициент зависящий от температуры

Удельное сопротивление полупроводниковых кристаллов может также уменьшатся при воздействии света или сильных электронных полей.

2) Свойство односторонней проводимости контакта двух полупроводников. Именно это свойство используется при создании разнообразных полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др.

3) Контакты различных полупроводников в определенных условиях при освещении или нагревании являются источниками фото — э. д. с. или, соответственно, термо — э. д. с.

Строение полупроводников и принцип их действия.

Как было уже сказано, полупроводники представляют собой особый класс кристаллов. Валентные электроны образуют правильные ковалентные связи, схематически представленные на рис.1. Такой идеальный полупроводник совершенно не проводит электрического тока (при отсутствии освещения и радиационного облучения).

Так же как и в непроводниках электроны в полупроводниках связаны с атомами, однако данная связь очень непрочная. При повышении температуры

( T>0 K), освещении или облучении электронные связи могут разрываться, что приведет к отрыву электрона от атома (рис. 2). Такой электрон является носителем тока. Чем выше температура полупроводника, тем выше концентрация электронов проводимости, следовательно, тем меньше удельное сопротивление. Таким образом, уменьшение сопротивления полупроводников при нагревании обусловлено увеличением концентрации носителей тока в нем.

В отличии от проводников носителями тока в полупроводниковых веществах могут быть не только электроны, но и «дырки». При потере электрона одним из атомов полупроводника на его орбите остается пустое место-«дырка» при воздействии электрическим поле на кристалл «дырка » как положительный заряд перемещается в сторону вектора E, что фактически происходит благодаря разрыву одних связей и восстановление других. «Дырку» условно можно считать частицей, несущей положительный заряд.

Примесная проводимость .

Один и тот же полупроводник обладает либо электронной, либо дырочной проводимостью — это зависит от химического состава введенных примесей. Примеси оказывают сильное воздействие на электропроводимость полупроводников:

так, например, тысячные доли процентов примесей могут в сотни тысяч раз

уменьшить их сопротивление. Этот факт, с одной стороны, указывает на возможность изменение свойств полупроводников, с другой стороны, он свидетельствует о трудностях технологии при изготовлении полупроводниковых материалов с заданными характеристиками.

Рассматривая механизм влияния примесей на электропроводимость полупроводников, следует рассматривать два случая:

Электронная проводимость .

Добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью или полупроводник n — типа ( от латинского слова «негативус» — «отрицательный»).

На рис. 3а схематично показана картина электронных связец при 0 К. Один из валентных электронов мышьяка не участвует в связях с другими атомами. При повышении температуры электрон может быть оторван от атома (см рис. 3б) и тем самым создает электронную проводимость.

Примеси создающие такую электропроводимсть называют донорнями.

Дырочная проводимость

Добавка в тот же германий алюминия, галлия или индия создает в кристалле избыток дырок. Тогда полупроводник будет обладать дырочной проводимостью — полупроводник p — типа.

Дырочная примесная электропроводимость создется атомами имеющими меньшее количество валентных электронов, чем основные атомы. На рис. 4 схематично показаны электронные связи германия с примесью бора. При 0 К все связи укомплектованны, только у бора не хватает одной связи (см рис. 4а). Однако при повышении температуры бор может насытить свои связи за счет электронов соседних атомов (см рис. 4б).

Подобные примеси называются акцепторными.

Жидкие полупроводники

Плавление многих кристалических полупроводников сопроводается резким увеличением их электропроводности Q до значений типичныхдля металлов (см рис. 5а). Однако для ряда полупроводников (например HgSe, HgTe и. т. д.) характерно сохранение или уменьшение Q при плавлении и сохранение полупроводниками характера температурной зависимости Q (см рис. 5б). Некоторые Жидкие полупроводники при дальнейшем повышении температуры теряют полупроводниковые свойства и приобретают металлические (например сплавы Te — Se, ботатые Te). Сплавы же Te — Se, богатые Se ведут себя иначе, их электропроводность имеет чисто полупроводниковый характер.

В Жидких полупроводниках роль запрещенной зоны играет область энергии вблизи минимума плотности состояний в энергетическом спектре электронов.

При достаточно глубоком минимуме в его окрестности появляеся зона почти локализованных состояний носителей зарядов с малой подвижностью (псевдощель). Если при повышении температуры происходит «схлопывание» псевдощелей, жидкий полупроводник превращается в металл.

Использование полупроводников.

Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы — диоды, транзисторы, тиристоры основаны на использовании замечательных материалов с электронной или дырочной проводимостью.

Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют свтовую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе — лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах.

Инженеры не могут обходиться без полупровдниковых выпрямителей,

переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

www.ronl.ru

Реферат по Полупроводникам

Таким образом, как мы видим, в запрещенной зоне могут располагаться допустимые энергетические уровни, создаваемые примесями в полупроводнике. В зависимости от их положения они могут быть донорными или акцепторными. Донорные примеси размещаются вблизи дна зоны проводимости, акцепторные - вблизи потолка валентной зоны. Чем глубже к середине запрещенной зоны находится уровень (больше E), тем меньше влияет он на создание свободных носителей в полупроводнике.

Полупримесные соединения

Закись меди Cu20 используется для изготовления полупроводниковых выпрямителей

Антимонид цинка SbZn.

Антимонид кадмия CdSb. Используется для изготовления термоэлементов.

Антимонид кобальта CoSb3. Используется как материал для отрицательной ветви термоэлемента.

Теллуристый свинец PbTe. Используется для изготовления фотоэлектрических приборов, а так же как материал для отрицательной ветви термоэлементов.

Селенистый свинец PbSe. Изготовление ветвей среднетемпературных термоэлементов.

Сернистый свинец PbS. Изготовление высококачественных фотосопротивлений.

Крмней-германий. Si-Ge. Изготавливают высокотемпературные термоэлементы.

Теллурид висмута Bi2Te3. Изготовление термоэлементов, предназначенных для термоэлектрогенераторов и охлаждающих устройств.

Теллурид кадмия. СdTe. Изготовление высокоэффективных вентильных фотоэлементов с кпд, превышающим 4%.

Сульфид кадмия CdS. Изготовление высококачественных фотосопротивлений.

Сульфид таллия Tl2S.

Селенит ртути HgSe.

Теллурид ртути HgTe. Прекрасный материал для изготовления пленочных датчиков холл-эффекта.

Карбид кремния SiC. На его основе изготавливаются стержни для высокотемпературных электропечей накала.

Антимонид алюминия AlSb.

Фосфид галлия GaP.

Арсенид галлия GaAs. Применяется для создания приборов с гетеропереходами.

Антимонид галлия GaSb.

Нитрид индия InN. Используется в качестве фотофильтра.

Фосфид индия InP. Изготовление диодов, транзисторов, фотоэлементов, лазеров.

Арсенид индия InAs. Изготовление диодов, транзисторов, фотоэлементов, лазеров.

Антимонид индия InSb. Изготовление детекторов инфракрасного излучения, светофильтров.

Мышьяковистый индий InAs. Изготовление датчиков холл-эффекта.

Уровень Ферми

Прежде чем анализировать процессы, происходящие на контакте полупроводника и металла или двух полупроводников с различной проводимостью, рассмотрим величину, характеризующую заполнение энергетических уровней в твердом теле.

Мы видели, что любой разрешенный уровень энергии может быть занят электроном или оставаться свободным (свободный уровень в валентной зоне - это дырка). Если при данный условиях уровень обязательно заполнен, то говорят, что вероятность заполнения данного уровня равна единице, если он пуст - нулю.

Заполнение уровней с энергией, большей Ef, спадает в 0 с ростом энергии, а заполнение уровней ниже Ef постепенно приближается к 1 (см. рис1.).

В собственном полупроводнике Ef расположен посередине запрещенной зоны, а в примесных смещен: в электронном - к зоне проводимости (так как за счет донорной примеси возрастает число заполненных уровней в EC), а в дырочном - к валентной зоне (поскольку акцепторные примеси порождают большое количество дырок - пустых уровней в EV).

Список литературы

1. Л. Л. Неменов, М.С. Соминский «Основы физики и техники полупровдинков», Ленинград, 1974

2. Г.В. Куколев «Химия кремния и физическая химия», Москва, 1966

3. Б.Ф. Ормонт «Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников», Москва, 1982

4. А. Ф. Иоффе «Физика полупроводников» Москва-Ленинград ,1957

5. Я. А. Угай «Общая и неорганическая химия», Москва, 2002

6. А. Ф. Городецкий «Основы физики полупроводников и полупроводниковых приборов», Новосибирск, 1966

Интернет-ресурсы:

1. http://avnsite.narod.ru

26

studfiles.net

Курсовая работа - Полупроводники - Физика

Исторические сведения

Полупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены:

1. эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник

2. фотопроводимость.

Были построены первые приборы на их основе.

О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 — х годов с открытием транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников (главным образом германия и кремния в радиоэлектронике. Одновременно началось интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в полупроводник определенных примесей).

В СССР изучение полупроводников начались в конце 20 — х годов под руководством А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР.

Интерес к оптическим свойствам полупроводников возрос всвязи с открытием вынужденного излучения в полупроводниках, что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале на p — n — переходе, а затем на гетеропереходах.

В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.

Свойства полупроводников

Полупроводники — широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности d, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

Полупроводники долгое время не привлекали особого внимания ученых и инженеров. Одним из первых начал систематические исследования физических свойств полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе. Он выяснил что полупроводники — особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами:

1) С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается, в отличие от металлов, у которых удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Причем как правило в широком интервале температур возрастание это происходит экспоненционально:

d = dо ∙ exp. (-ea / kT )

где eа — так называемая энергия активации проводимости,

dо — коэффициент зависящий от температуры

Удельное сопротивление полупроводниковых кристаллов может также уменьшатся при воздействии света или сильных электронных полей.

2) Свойство односторонней проводимости контакта двух полупроводников. Именно это свойство используется при создании разнообразных полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др.

3) Контакты различных полупроводников в определенных условиях при освещении или нагревании являются источниками фото — э. д. с. или, соответственно, термо — э. д. с.

Строение полупроводников и принцип их действия.

Как было уже сказано, полупроводники представляют собой особый класс кристаллов. Валентные электроны образуют правильные ковалентные связи, схематически представленные на рис.1. Такой идеальный полупроводник совершенно не проводит электрического тока (при отсутствии освещения и радиационного облучения).

Так же как и в непроводниках электроны в полупроводниках связаны с атомами, однако данная связь очень непрочная. При повышении температуры

( T>0 K), освещении или облучении электронные связи могут разрываться, что приведет к отрыву электрона от атома (рис. 2). Такой электрон является носителем тока. Чем выше температура полупроводника, тем выше концентрация электронов проводимости, следовательно, тем меньше удельное сопротивление. Таким образом, уменьшение сопротивления полупроводников при нагревании обусловлено увеличением концентрации носителей тока в нем.

В отличии от проводников носителями тока в полупроводниковых веществах могут быть не только электроны, но и «дырки». При потере электрона одним из атомов полупроводника на его орбите остается пустое место-«дырка» при воздействии электрическим поле на кристалл «дырка » как положительный заряд перемещается в сторону вектора E, что фактически происходит благодаря разрыву одних связей и восстановление других. «Дырку» условно можно считать частицей, несущей положительный заряд.

Примесная проводимость .

Один и тот же полупроводник обладает либо электронной, либо дырочной проводимостью — это зависит от химического состава введенных примесей. Примеси оказывают сильное воздействие на электропроводимость полупроводников:

так, например, тысячные доли процентов примесей могут в сотни тысяч раз

уменьшить их сопротивление. Этот факт, с одной стороны, указывает на возможность изменение свойств полупроводников, с другой стороны, он свидетельствует о трудностях технологии при изготовлении полупроводниковых материалов с заданными характеристиками.

Рассматривая механизм влияния примесей на электропроводимость полупроводников, следует рассматривать два случая:

Электронная проводимость .

Добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью или полупроводник n — типа ( от латинского слова «негативус» — «отрицательный»).

На рис. 3а схематично показана картина электронных связец при 0 К. Один из валентных электронов мышьяка не участвует в связях с другими атомами. При повышении температуры электрон может быть оторван от атома (см рис. 3б) и тем самым создает электронную проводимость.

Примеси создающие такую электропроводимсть называют донорнями.

Дырочная проводимость

Добавка в тот же германий алюминия, галлия или индия создает в кристалле избыток дырок. Тогда полупроводник будет обладать дырочной проводимостью — полупроводник p — типа.

Дырочная примесная электропроводимость создется атомами имеющими меньшее количество валентных электронов, чем основные атомы. На рис. 4 схематично показаны электронные связи германия с примесью бора. При 0 К все связи укомплектованны, только у бора не хватает одной связи (см рис. 4а). Однако при повышении температуры бор может насытить свои связи за счет электронов соседних атомов (см рис. 4б).

Подобные примеси называются акцепторными.

Жидкие полупроводники

Плавление многих кристалических полупроводников сопроводается резким увеличением их электропроводности Q до значений типичныхдля металлов (см рис. 5а). Однако для ряда полупроводников (например HgSe, HgTe и. т. д.) характерно сохранение или уменьшение Q при плавлении и сохранение полупроводниками характера температурной зависимости Q (см рис. 5б). Некоторые Жидкие полупроводники при дальнейшем повышении температуры теряют полупроводниковые свойства и приобретают металлические (например сплавы Te — Se, ботатые Te). Сплавы же Te — Se, богатые Se ведут себя иначе, их электропроводность имеет чисто полупроводниковый характер.

В Жидких полупроводниках роль запрещенной зоны играет область энергии вблизи минимума плотности состояний в энергетическом спектре электронов.

При достаточно глубоком минимуме в его окрестности появляеся зона почти локализованных состояний носителей зарядов с малой подвижностью (псевдощель). Если при повышении температуры происходит «схлопывание» псевдощелей, жидкий полупроводник превращается в металл.

Использование полупроводников.

Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы — диоды, транзисторы, тиристоры основаны на использовании замечательных материалов с электронной или дырочной проводимостью.

Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют свтовую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе — лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах.

Инженеры не могут обходиться без полупровдниковых выпрямителей,

переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

www.ronl.ru

Реферат: Полупроводники

Исторические сведения

Полупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены:

1. эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник

2. фотопроводимость.

Были построены первые приборы на их основе.

О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 - х годов с открытием транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников (главным образом германия и кремния в радиоэлектронике. Одновременно началось интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в полупроводник определенных примесей).

В СССР изучение полупроводников начались в конце 20 - х годов под руководством А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР.

Интерес к оптическим свойствам полупроводников возрос всвязи с открытием вынужденного излучения в полупроводниках, что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале на p - n - переходе, а затем на гетеропереходах.

В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.

Свойства полупроводников

Полупроводники- широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности d, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

Полупроводники долгое время не привлекали особого внимания ученых и инженеров. Одним из первых начал систематические исследования физических свойств полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе. Он выяснил что полупроводники - особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами:

1) С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается, в отличие от металлов, у которых удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Причем как правило в широком интервале температур возрастание это происходит экспоненционально:

d = dо ∙ exp. (-ea / kT )

где eа - так называемая энергия активации проводимости,

dо - коэффициент зависящий от температуры

Удельное сопротивление полупроводниковых кристаллов может также уменьшатся при воздействии света или сильных электронных полей.

2) Свойство односторонней проводимости контакта двух полупроводников. Именно это свойство используется при создании разнообразных полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др.

3) Контакты различных полупроводников в определенных условиях при освещении или нагревании являются источниками фото - э. д. с. или, соответственно, термо - э. д. с.

Строение полупроводников и принцип их действия.

Как было уже сказано, полупроводники представляют собой особый класс кристаллов. Валентные электроны образуют правильные ковалентные связи, схематически представленные на рис.1 . Такой идеальный полупроводник совершенно не проводит электрического тока (при отсутствии освещения и радиационного облучения) .

Так же как и в непроводниках электроны в полупроводниках связаны с атомами, однако данная связь очень непрочная. При повышении температуры

( T>0 K) ,освещении или облучении электронные связи могут разрываться, что приведет к отрыву электрона от атома (рис. 2). Такой электрон является носителем тока. Чем выше температура полупроводника, тем выше концентрация электронов проводимости, следовательно, тем меньше удельное сопротивление. Таким образом, уменьшение сопротивления полупроводников при нагревании обусловлено увеличением концентрации носителей тока в нем.

В отличии от проводников носителями тока в полупроводниковых веществах могут быть не только электроны , но и «дырки» . При потере электрона одним из атомов полупроводника на его орбите остается пустое место-«дырка» при воздействии электрическим поле на кристалл «дырка » как положительный заряд перемещается в сторону вектора E, что фактически происходит благодаря разрыву одних связей и восстановление других. «Дырку» условно можно считать частицей , несущей положительный заряд.

Примесная проводимость.

Один и тот же полупроводник обладает либоэлектронной,либодырочнойпроводимостью - это зависит от химического состава введенных примесей. Примеси оказывают сильное воздействие на электропроводимость полупроводников:

так, например , тысячные доли процентов примесей могут в сотни тысяч раз

уменьшить их сопротивление . Этот факт, с одной стороны , указывает на возможность изменение свойств полупроводников, с другой стороны, он свидетельствует о трудностях технологии при изготовлении полупроводниковых материалов с заданными характеристиками.

Рассматривая механизм влияния примесей на электропроводимость полупроводников, следует рассматривать два случая:

Электронная проводимость.

Добавка в германий примесей, богатых электронами , например мышьяка или сурьмы , позволяет получить полупроводник сэлектронной проводимостьюили полупроводник n - типа ( от латинского слова «негативус» - «отрицательный»).

На рис. 3а схематично показана картина электронных связец при 0 К. Один из валентных электронов мышьяка не участвует в связях с другими атомами. При повышении температуры электрон может быть оторван от атома (см рис. 3б) и тем самым создает электронную проводимость.

Примеси создающие такую электропроводимсть называют донорнями.

Дырочная проводимость

Добавка в тот же германий алюминия, галлия или индия создает в кристалле избыток дырок. Тогда полупроводник будет обладатьдырочной проводимостью- полупроводник p - типа.

Дырочная примесная электропроводимость создется атомами имеющими меньшее количество валентных электронов, чем основные атомы. На рис. 4 схематично показаны электронные связи германия с примесью бора. При 0 К все связи укомплектованны, только у бора не хватает одной связи (см рис. 4а). Однако при повышении температуры бор может насытить свои связи за счет электронов соседних атомов (см рис. 4б).

Подобные примеси называются акцепторными.

Жидкие полупроводники

Плавление многих кристалических полупроводников сопроводается резким увеличением их электропроводности Q до значений типичныхдля металлов (см рис. 5а). Однако для ряда полупроводников (например HgSe, HgTe и. т. д.) характерно сохранение или уменьшение Q при плавлении и сохранение полупроводниками характера температурной зависимости Q (см рис. 5б). Некоторые Жидкие полупроводники при дальнейшем повышении температуры теряют полупроводниковые свойства и приобретают металлические (например сплавы Te - Se, ботатые Te). Сплавы же Te - Se, богатые Se ведут себя иначе, их электропроводность имеет чисто полупроводниковый характер.

В Жидких полупроводниках роль запрещенной зоны играет область энергии вблизи минимума плотности состояний в энергетическом спектре электронов.

При достаточно глубоком минимуме в его окрестности появляеся зона почти локализованных состояний носителей зарядов с малой подвижностью (псевдощель). Если при повышении температуры происходит «схлопывание» псевдощелей, жидкий полупроводник превращается в металл.

Использование полупроводников.

Наиболее важные для техники полупроводниковые приборы - диоды, транзисторы, тиристоры основаны на использовании замечательных материалов с электронной или дырочной проводимостью.

Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют свтовую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе - лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах.

Инженеры не могут обходиться без полупровдниковых выпрямителей,

переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

superbotanik.net

Смотрите также

• 
  Социологическая теория реферат
• 
  Пожарные автомобили реферат
• 
  Реферат съедобные грибы
• 
  Реферат теория множеств
• 
  Реферат традиции семьи
• 
  Социальное взаимодействие реферат
• 
  Реферат типы личности
• 
  Реферат о манасе
• 
  Молодая гвардия рефераты
• 
  Реферат международная безопасность
• 
  Классическая музыка реферат