Скачать презентацию ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Полупроводниковые материалы — группа веществ имеющее Скачать презентацию ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Полупроводниковые материалы — группа веществ имеющее

Полупроводники.ppt

  • Количество слайдов: 31

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Полупроводниковые материалы - группа веществ, имеющее удельное сопротивление в диапазоне от 10– ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Полупроводниковые материалы - группа веществ, имеющее удельное сопротивление в диапазоне от 10– 6 до 10+8 Ом. м, с шириной запрещенной зоны до 3, 0 э. В

Основные электрические характеристики полупроводников • удельная электрическая проводимость (или величина обратная ей – удельное Основные электрические характеристики полупроводников • удельная электрическая проводимость (или величина обратная ей – удельное электрическое сопротивление); • концентрация электронов и дырок; • температурный коэффициент удельного сопротивления; • ширина запрещенной зоны, • энергия активации примесей; • подвижность носителей заряда; • работа выхода носителей заряда; • коэффициент диффузии носителей заряда.

Для применения полупроводников важны: • • коэффициент термо–ЭДС; коэффициент термоэлектрического эффекта; удельная фотопроводимость; коэффициент Для применения полупроводников важны: • • коэффициент термо–ЭДС; коэффициент термоэлектрического эффекта; удельная фотопроводимость; коэффициент тензочувствительности; коэффициент Холла. плотность; постоянная кристаллической решетки; коэффициент теплопроводности.

Классификация полупроводников по химическому составу: • простые или элементарные полупроводники: кремний, германий, теллур и Классификация полупроводников по химическому составу: • простые или элементарные полупроводники: кремний, германий, теллур и селен; • сложные полупроводники – полупроводниковые соединения: • оксидные соединения (закись меди, оксид цинка) • бинарные соединения типа AIVBIV, AIIBVI, AIIIBV (карбид кремния (Si. C), арсенид галлия (Ga. As), антимонид индия (In. Sb), сульфид цинка (Zn. S) и т. д. • сложные химические соединения, Zn. Si. As 2, Cu. Al. S 2 и т. д.

Простые полупроводники Германий Кремний – элемент IV группы таблицы Менделеева. Ширина запрещенной зоны – Простые полупроводники Германий Кремний – элемент IV группы таблицы Менделеева. Ширина запрещенной зоны – 0, 72 э. В. Интервал рабочих температур находится в диапазоне от минус 60 до плюс 70 о. С – элемент IV группы таблицы Менделеева. Ширина запрещенной зоны – 1, 12 э. В. Интервал рабочих температур находится в диапазоне от минус 60 до плюс 180 – 200 о. С (в зависимости от степени очистки кремния).

Атомная модель и энергетическая диаграмма кремния Атомная модель и энергетическая диаграмма кремния

+ n Т 1 < + p Т 1 Т 2 I < I + n Т 1 < + p Т 1 Т 2 I < I Определение типа проводимости полупроводника (Эффект Томпсона) Т 2

Карбид кремния – • Это бинарное соединение (АIV ВIV) с шириной запрещенной зоны 2, Карбид кремния – • Это бинарное соединение (АIV ВIV) с шириной запрещенной зоны 2, 8– 3, 1 э. В в зависимости от модификации. • Карбид кремния одно из наиболее твердых веществ, полупроводниковые приборы из которого могут работать при высоких температурах вплоть до 700 о. С. • При комнатной температуре не взаимодействует с кислотами. • Карбид кремния применяется для изготовления варисторов (нелинейных резисторов), светодиодов, высокотемпературных диодов, транзисторов, тензорезисторов, счетчиков частиц высоких энергий, способных работать в химически агрессивных средах. • . Карбид кремния также применяется для изготовления стержней дэлектрических печей на максимальную температуру до 1500 о. С.

Бинарные соединения типа АIIIВV • Классифицируются по металлоидному элементу. Различают нитриды, фосфиды и антимониды. Бинарные соединения типа АIIIВV • Классифицируются по металлоидному элементу. Различают нитриды, фосфиды и антимониды. • Используются для изготовления приборов, работающих при высоких температурах и высоких частотах, для инжекционных лазеров, светодиодов, туннельных диодов, диодов Ганна, транзисторов, солнечных батарей и других приборов. Широко применяются антимонид индия, фосфид галлия, антимонид галлия.

Бинарные соединения типа АIIВVI К ним относятся халькогениды, сульфиды, селениды, теллуриды. Применяются для изготовления Бинарные соединения типа АIIВVI К ним относятся халькогениды, сульфиды, селениды, теллуриды. Применяются для изготовления фоторезисторов, высоковольтных датчиков Холла, в инфракрасной технике, для создания промышленных люминофоров.

Оксидные соединения Наиболее часто применяются такие соединения как гемиоксид меди, оксид цинка. Они применяются Оксидные соединения Наиболее часто применяются такие соединения как гемиоксид меди, оксид цинка. Они применяются для изготовления выпрямителей и фотоэлементов. Оксид цинка используется для изготовления терморезисторов с большим отрицательным коэффициентом удельного сопротивления, варисторов ограничителей перенапряжений (ОПН).

В электротехнике и электронике применение полупроводников идет по двум основным направлениям: • использование свойств В электротехнике и электронике применение полупроводников идет по двум основным направлениям: • использование свойств p–n перехода (диоды, транзисторы, тиристоры, микросхемы и т. д. ); • использование зависимости удельного сопротивления полупроводников от внешних факторов (нелинейные сопротивления: варисторы, термисторы, позисторы, фотосопротивления, и различные и датчики и преобразователи: датчики Холла, термодатчики, тензодатчики и др. ).

Основные внешние факторы, влияющие на электропроводность: • • Температура; Освещенность; Механические деформации; Приложенное напряжение Основные внешние факторы, влияющие на электропроводность: • • Температура; Освещенность; Механические деформации; Приложенное напряжение и т. д.

Тензоэффект – это зависимость удельного сопротивления (проводимости) от деформации. При растяжении иди сжатии происходит Тензоэффект – это зависимость удельного сопротивления (проводимости) от деформации. При растяжении иди сжатии происходит изменение подвижности носителей, что вызывает изменение проводимости проводника. Это явление положено в основу тензодатчиков, позволяющих электрическими методами выполнять изменение механических воздействий.

. В области собственной проводимости удельная проводимость полупроводника зависит от температуры согласно выражению: В . В области собственной проводимости удельная проводимость полупроводника зависит от температуры согласно выражению: В области примесной электропроводности удельная проводимость определяется выражением:

При облучении полупроводника светом вся световая энергия, поглощенная им, вызывает появление избыточного количества носителей При облучении полупроводника светом вся световая энергия, поглощенная им, вызывает появление избыточного количества носителей заряда (по сравнению с равновесным при данной температуре), и повышает его электропроводность. Данное явление называется фотопроводимостью. Процесс, при котором электроны, оставаясь в теле полупроводника, изменяют свое энергетическое состояние и переходят из одной энергетической зоны в другую под действием электромагнитного излучения, называется внутренним фотоэффектом. Внутренний фотоэффект наблюдается при частоте облучения больше граничной частоты, называемой красной границей фотоэффекта.

γФ W=0. 7 э. В λ 1, 5 . Зависимость 2 фотопроводимости от длины γФ W=0. 7 э. В λ 1, 5 . Зависимость 2 фотопроводимости от длины волны

γФ Зависимость фотопроводимости от температуры γФ Зависимость фотопроводимости от температуры

Выпрямительный эффект (ВАХ диода) Выпрямительный эффект (ВАХ диода)

Явление возникновения эдс Холла Явление возникновения эдс Холла

Термоэлектрические эффекты К важнейшим термоэлектрическим явлениям в полупроводниках относятся эффекты Зеебека, Пельтье и Томпсона. Термоэлектрические эффекты К важнейшим термоэлектрическим явлениям в полупроводниках относятся эффекты Зеебека, Пельтье и Томпсона.

Эффект Зеебека состоит в том, что в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных Эффект Зеебека состоит в том, что в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных полупроводников или полупроводника и металла, возникает разность ЭДС, если между концами этих материалов существует разность температур.

Эффект Пельтье – эффект обратный эффекту Зеебека, то есть при прохождении тока через спай Эффект Пельтье – эффект обратный эффекту Зеебека, то есть при прохождении тока через спай двух разнородных полупроводников происходит поглощение или выделение тепла. Количество теплоты, выделяемое или поглощаемое в контакте, пропорционально протекающему току.

Эффект Томпсона заключается в выделении или поглощении теплоты при прохождении тока в однородном полупроводнике, Эффект Томпсона заключается в выделении или поглощении теплоты при прохождении тока в однородном полупроводнике, в котором существует градиент температур. Наличие градиента температур приводит к образованию термо–ЭДС. Если направление внешнего электрического поля совпадает с полем, обусловленным термо. ЭДС, то не вся энергия, поддерживающая ток, обеспечивается внешним источником, часть работы свершается за счет тепловой энергии самого полупроводника, в результате чего он охлаждается Этот эффект может быть использован для определения типа проводимости полупроводника.

диоды диоды

тиристоры тиристоры

Интегральная микросхема Интегральная микросхема