Фотопроводимость полупроводников.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Фотопроводимость полупроводников- это проводимость возникающая под действием излучения, она определяется как разность удельной электропроводимости пп при освещении и в темноте. где е-заряд эл. -доп число эл., образуемых в следствии облучения светом, - подвижность электронов. Такие носители заряда, образуемые при облучении, в пп называютсянеравновесными, в отличие от равновесных носителей заряда, образуемых за счёт тепловой энергии. После прекращения освещения полупроводников электроны переходят в валентную зону, либо на примесные уровни энергии.

24. Термоэлектрические явления в полупроводниках.

Термоэлектрические явл. в пп.– это явление основное на взаимодействиях электрических и тепловых полей. Важнейшим термоэлектрическим явлением явлэффектЗеебека которая состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Эффект Пельтьесостоит в том, что при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохожденииэлектрического тока двух разнородныхпроводников. Эффект Томсоназаключается выделением или поглощением теплоты при прохождении электрического тока в котором существует градиент тока.

Гальваномагнитные явления в полупроводниках.

Гальваномагнитные явления в пп. – это такие явл которые возникают приодновременном действии на пп электрических и магнитных полей. Они делятся на поперечные и продольные. При продольных явл действие элект и магн полей проявляется на гранях п.пвдольобразца. При поперечных явл – поперёк образца. Среди таких явл наиб распространенный эффект Холла – отношение к поперечным эффекту и заключается в возникновении поперечного эл поля в п.п в магнитном поле вдоль которого течёт эл ток. Этот эффект применяется в датчиках Холла измеряющих напряжмагн поля.

Германий.

Содержание Германия в земной коре невелико, но встречается во многих частях света. Выделяют его из германосодержащей руды. Выделяют его из сырья с помощью соляной кислоты, с помощью гидролиза, прочистки и восстановления в водороде. Затем его подвергают воздействию смеси кислот и сплавляют в слитки. Чистый германий обладает металическим блеском, характеризуется относительно высокой твердостью и хрупкостью. Плавится при t=937^oC. В твердом состоянии германий представляет собой ковалентный кристалл, который химически устойчив на воздухе при комнатной температуре. Размельченный в порошок германий при нагревании на воздухе до 700^оС легко образует Оксид германия GeO₂. Германий практически нерастворим в воде и нерастворим всоляной и разбавленной серной кислотах. Его растворителями являются смеси азотной и плавиковой кислот и раствора перекиси водорода.

На электрические свойства Германия сильное влияние оказывает термообработка. Применяется он для изготовления диодов разных типов, транзисторов, датчиков Холла, тензодатчиков, фотодиодов и фототранзисторов, модуляторов света. Рабочий диапазон температуры для германиевых приборов 60-70^оС.

Кремний.

Кремний – один из самых распространенных элементов в земной коре. Его содержание около 29%. В свободном состоянии не встречается, а имеется в виде окислов и солей кремниевых кислот. Проводимость кремния сильно зависит от примесей. Благодаря более широкой запрещенной зоне собственное удельное сопротивление кремния на 3 с лишним порядка превосходит удельное сопротивление Германия. Кристаллы кремния при комнатной температуре устойчив на воздухе и покрывается тонкой пленкой оксида кремния (SiO₂). Кремний Нерастворим в воде и многих кислотах. В настоящее время Кремний – основной материал для полупроводниковой электроники. Он используется для создания интегральных микросхем, полупроводниковых диодов, полевых транзисторов, стабилитронов, тизисторов, фотоприемников.

Карбид кремния.

Корбид кремния в природе встречается крайне редко и в малых количествах, поэтому в основном его получают искусственным путём. По типу химических связей КорбидКремния относится к ковалентным кристаллам. Техническиййкорбид кремния изготавливается и в Электрических печах при восстановлении кварцевогопеска углеродом. В печи образуются сросшиеся пакеты кристаллов, называемые друзами. Из них путём дробления получают порошок корбида кремния. Затем из порошка получают кристаллы в печах с графитовыми нагревателями и кранами. Замечательным свойством корбида кремния является его способность к люминисценции в видимой области спектра. Достоинством корбида кремния является высокая теплоёмкость, высокое напряжение пробоя, высокая плотность тока, назкий температурный коэффициэнт линейного расширения, высокая допустимая рабочая температура(до 600^оС), высокая устойчивость к радиации. Корбид кремния применяется для изготовления различных полупроводниковых приборов, в первую очередь мощных светодиодов.

29. Полупроводниковые соединения А^IIIB^V

Являются ближайшими электронными аналогами кремния и германия, относятся к алмазоподобным полупроводникам. Образуются в результате взаимодействия элементов IIIА подгруппы Периодической системы (бора, алюминия, галлия, индия) с элементами VА подгруппы (азотом, фосфором, мышьяком и сурьмой). Соответственно различают нитриды, фосфиды, арсиниды и антимониды.

В кристаллах A^IIIB^Vреализуется донорно-акцепторная связь. Из четырех ковалентных связей, которыми каждый атом встраивается в решетку, три образуются обобществлением валентный электронов атомов A^III и B^V, а четвертая связь осуществляется неподеленной парой валентных электронов атомов B^V.

В каждой ковалентной связи максимум электронной плотности смещен в сторону атома с более высокой электроотрицательностью, т. е. электронные облака стянуты к узлам решетки, где находятся атомы B^v. Благодаря такой поляризации связей атомы А¹¹¹приобретают некоторый эффективный положительный заряд, а атомы B^v— отрицательный.

Полупроводниковые соединения образуют гомологический ряд, в котором наблюдается закономерное изменение многих свойств при изменении атомных номеров компонентов.

За исключение антимонидов все соединения разлагаются при нагревании, причем разложение происходит по схемеА^IIIB^V---A³(жид)+ B^V₂(газ)

Внутри каждой группы соединений аналогов (фосфидов, арсенидов и антимонидов) наблюдается уменьшение температуры плавления, твердости и ширины запрещенной зоны с ростом суммарного атомного номера и атомных масс входящих в соединение. Подвижность носителей заряда в полупроводниках A^IIIB^Vопределяется в основном рассеянием электронов и дырок на оптических тепловых колебаниях решетки.

30. Полупроводниковые растворы на основе соединений А^IIIB^V

Полупроводниковые растворы на основе А^IIIB^V. Соединения А^IIIB^Vявляются ближайшими электронными аналогами кремния и германия, Они образуются в результате взаимодействия элементов 3В подгруппы (бор, алюминий, галлий, иридий) с элементами 5В подгруппы(азот, фосфор, мышьяк, сурьма), соответственно к ним относятся нитриды, фосфиды, арсениды, антимониды (с сурьмой).Для таких соединений характерен особый вид связи - донорно-акцепторный из 4 ковалентных связей, которыми каждый атом встраивается в решетку и образуется обобществлением валентных электронов А^IIIи B^V,а 4 связи осуществляют не поделенной парой валентных атомов B^V. В каждой ковалентной связи максимум эл. плотности смещен в сторону атома с большей электроотриц. Т.е. эл. оболочка стянута к узлам решетки, где находится атомы B^V. Благодаря такой поляризации связей атомы А^III обретают эффективный положительный заряд, а B^V - отрицательный. П-п соединения А^IIIB^Vгомологиский ряд, в котором наблюдаются закономерные изменения многих свойств при изменении атомных номеров компонентов. За исключением антиманидов все соединения А^IIIB^V разлагаются при нагревании, при чем по схеме А^IIIB^VА^III_ж+1/2 B^V_газ. Внутри каждой группы соединений аналогов, наюлюд. уменьшение ширины з.з. с ростом сумм. номерам атомных масс, входящих в соединение элементов. Подвижность н.з. т.н. А^IIIB^V ограничивается в основном рассеянием электронов и дырок на тепловых колебаниях решетки. Она растет в ряду чистых п.п. От алмаза скромн. до германия, считается, что она увеличивается с ростом атомной массы.

31. Полупроводниковые растворы на основе соединений А^IIB^VI

Полупроводниковые р-ры на основе соединений К соединения типа отнхалькогениды цинка кадмия и ртути. Халькогениды бинарные соедхалькогенов (элем 16 группы – кислород теллур полоний и ливерморий). Химическая связь носит смешанный ковалентно-ионный характер. По сравнению с полупроводниками типа A3B5 в халькогенидах сильнее выражена ионная составляющая связи, что обусловлено большими различиями в электроотрицательностях элементов, образующих соединение. С ростом средней атомной массы во всех трех гомологичных рядах закономерно уменьшаются ширина запрещенной зоны и температура плавления соединений. Большая доля ионной связи соединение по сравнению с соединением приводит большим значениям ширины з.з и записанным подвижным носителем заряда. Примеси замещения имеющие валентность меньше валентных замещениях атома так же как и в п.п играют роль акцепторов, а примеси с более высокой примесью – доноры. При повышенных температурах все всесоединения разлагаются на 2 элемента в виде газа. Важная особенность состоит в том что из них проявляют электропроводимость лишь одного типа, независимо от условий получения характера лигирования кристалла. Проводимость соединений типа может быть значительно изменён путём термообработки в парах собственных компонентов.Наиболее широко среди таких соединений применяются сульфит цинка и сульфит кадмия. Первый – основа для промышленных люминофоров, второй – для фоторезисторов, обладающие высокой чувствительности в области видимого спектра.

32. Полупроводниковые растворы на основе соединений А^IVB^VI

Соединения этого класса кристаллизуются либо в кубической структуре типа Хлорид натрия NaCl (Сульфид свинца, Селенид свинца, Теллурид свинца, Теллурид олова, высокотемпературная модификация Теллурида германия), либо в орторомбической структуре, которую можно рассматривать как деформированную решетку типа NaCl (GeS, GeSe, низкотемпературная модификация GeTe, SnS, SnSe). Связи между атомами в соединениях этого типа смешанные ионно-ковалентные.

Основное применение в полупроводниковом приборостроении имеют кристаллы халькогенидов свинца (Сульфид свинца PbS, Селенид свинца PbSe, Теллурид свинца PbTe). Это узкозонные полупроводники, ширина запрещенной зоны составляет, соответственно для PbS, PbSe, PbTe — 0,39, 0,27 и 0,32 эВ. Электрофизические свойства халькогенидов свинца сильно зависят от степени отклонения от стехиометрии: при избытке атомов свинца кристаллы имеют n-тип проводимости, при избытке халькогена – р-тип проводимости. Атомы элементов I группы (натрий, медь, серебро), замещают свинец и являются акцепторами, атомы трехвалентных металлов, заменяя свинец, являются донорами, донорами в этих материалах являются атомы галогенов.

Энергетические уровни большинства примесей в халькогенидах свинца сливаются с краем соответствующей зоны, поэтому концентрация носителей заряда в них практически не зависит от температуры, вплоть до наступления собственной электропроводности.

Тонкие пленки и поликристаллические слои халькогенидов свинца обладают высокой фоточувствительностью в далекой ИК-области спектра. Благодаря хорошим фотоэлектрическим свойствам халькогениды свинца используются для изготовления фоторезисторов и применяются в качестве детекторов ИК-излучения. Тонкопленочные детекторы на основе сульфида свинца работают в спектральном интервале 0,6-3 мкм и интервале температур 77-350 К в зависимости от предъявляемых требований и особенностей их применения. В список наиболее распространенных областей применения ИК-фотоприемников на основе сульфида свинца (PbS) входят звездные, спектрографические датчики, медицинские, исследовательские инструменты, сортирующие, счетные, контролирующие приборы, регистраторы пламени, системы определения положения тепловых источников, управление ракетами, следящие системы, исследования в области летательных аппаратов, измерение мощности в лазерных системах.

При низких температурах в халькогенидах свинца возможна эффективная излучательная рекомбинация, что позволяет создавать на их основе лазеры инжекционного типа. Халькогениды свинца широко используются в инфракрасной оптоэлектронике, в основном для изготовления лазеров и светодиодов, работающих в среднем и дальнем ИК-диапазонах. Кроме этого, халькогениды свинца обладают благоприятным сочетанием свойств для изготовления термоэлектрических генераторов. Твердые растворы на основе халькогенида свинца используются для изготовления фотоприемников с высокой спектральной чувствительностью в диапазоне 8-14 мкм. Халькогениды свинца относятся к числу хорошо известных перспективных термоэлектрических материалов, работающих в области средних температур (600 - 900 К). В последние годы интерес к этим материалам возрос в связи с возможностью значительного увеличения термоэлектрической добротности в тонкопленочных структурах на основе халькогенидов свинца.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 956; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!