Yarimoʻtkazgichning turlari

Monokristalli kremniy bugungi kunda sanoatda eng koʻp ishlatiladigan yarimoʻtkazgich materialidir.

Yarimoʻtkazgich — bu oʻziga xos oʻtkazuvchanlik nuqtai nazaridan oʻtkazgichlar va dielektriklar oʻrtasida oraliq pozitsiyani egallagan va oʻtkazgichlardan (metalllardan) oʻziga xos oʻtkazuvchanlikning aralashmalar kontsentratsiyasiga, haroratga va har xil turdagi moddalar taʼsiriga kuchli bogʻliqligi bilan ajralib turadigan materialdir . radiatsiya . Yarimoʻtkazgichlarning asosiy xususiyati harorat oshishi bilan elektr oʻtkazuvchanligini oshirishdir.

Yarimoʻtkazgichlar elektron volt (eV) darajasidagi tarmoqli boʻshligʻiga ega kristall moddalardir. Masalan, olmos keng boʻshliqli yarimoʻtkazgich sifatida tasniflanishi mumkin (taxminan 7 eV) va indiy arsenid — tor boʻshliqqa (0,35 eV). Yarimoʻtkazgichlarga koʻplab kimyoviy elementlar (germaniy, kremniy, selen, tellur, mishyak va boshqalar), juda koʻp miqdordagi qotishmalar va kimyoviy birikmalar (galliy arsenid va boshqalar) kiradi.

Toza kristall panjaradagi boshqa kimyoviy element atomi (masalan, fosfor, bor va boshqalar atomi). d. kremniy kristalida) nopoklik deyiladi. Nopoklik atomi kristallga elektron beradimi (yuqoridagi misolda fosfor) yoki uni tutadimi (bor) ga qarab, nopoklik atomlari donor yoki akseptor deb ataladi. Nopoklikning tabiati kristall panjaraning qaysi atomini almashtirganiga, qaysi kristallografik tekislikda joylashganiga qarab oʻzgarishi mumkin.

Yarimoʻtkazgichlarning oʻtkazuvchanligi haroratga bogʻliq. Mutlaq nol haroratga yaqin yarimoʻtkazgichlar dielektriklarning xususiyatlariga ega.

Transistor

Bipolyar npn tranzistorning tuzilishi.

Tranzistor yarimoʻtkazgichli qurilma boʻlib, u p yoki n tipidagi yarimoʻtkazgichli ikkita bazadan iborat boʻlib, ular orasida n yoki p tipidagi yarimoʻtkazgich joylashgan maydon bor. Shunday qilib, tranzistorda p-n birikmasining ikkita hududi mavjud.

Elementlarning davriy sistemasidagi yarim oʻtkazgichlarning turlari

Barcha turdagi yarim oʻtkazgichlar tarmoqli boʻshligʻining davrga qiziqarli bogʻliqligiga ega, yaʼni davr oʻsishi bilan tarmoqli boʻshligʻi kamayadi.

Quyidagi jadval koʻp sonli yarimoʻtkazgich elementlari va ularning bir nechta turlarga boʻlingan ulanishlari haqida maʼlumot beradi:

• davriy elementlar tizimining IV guruhining bir elementli yarimoʻtkazgichlari,
• kompleks: mos ravishda uchinchi va beshinchi guruhlardan ikki elementli A ^III B ^V va A ^II B ^VI va elementlarning ikkinchi va oltinchi guruhlari.

Guruh	IIB	IIIA	IVA	VA	VIA
Raqami
2		5B	6C	7 N
3		13 Al	14Si	15p	16S
4	30 Zn	31 Ga	32 ge	33As	34 se
5	48 CD	49 In	50 sn	51 Sb	52 Te
6	80 Hg

Yarimoʻtkazgichlardagi fizik hodisalar

Muvozanat holatidagi har xil turdagi materiallardagi elektron energiya darajalarini toʻldirish diagrammasi. Rasmda balandlik shartli ravishda energiyani koʻrsatadi va raqamlarning kengligi belgilangan materialdagi maʼlum energiya uchun holatlarning zichligi hisoblanadi.

Yarim tonlar Fermi-Dirak taqsimotiga mos keladi (qora — barcha holatlar toʻldirilgan, oq — holat boʻsh).
Metall va yarim metallarda Fermi darajasi $E_{F}$ kamida bitta ruxsat etilgan zonada joylashgan. Dielektriklar va yarim oʻtkazgichlarda Fermi darajasi tarmoqli boʻshligʻining ichida joylashgan, ammo yarim oʻtkazgichlarda zarrachalarning issiqlik harakati natijasida ularni elektronlar yoki teshiklar bilan toʻldirish uchun chiziqlar Fermi darajasiga etarlicha yaqin.

Yarimoʻtkazgichlarning fizik xususiyatlari metallar va dielektriklar bilan solishtirganda eng koʻp oʻrganilgan. Bunga koʻp jihatdan har ikkala moddada kuzatilmaydigan va yarim oʻtkazgichlarning tarmoqli tuzilishi qurilmasi va juda tor tarmoqli boʻshligʻi bilan bogʻliq boʻlgan juda koʻp jismoniy effektlar yordam beradi.

Yarimoʻtkazgichli materiallarni oʻrganish uchun asosiy turtki yarimoʻtkazgichli qurilmalar va integral mikrosxemalar ishlab chiqarishdir — bu birinchi navbatda kremniyga taalluqlidir, lekin boshqa yarimoʻtkazgich materiallariga ham taʼsir qiladi (Ge, GaAs, InP, InSb).

Silikon bilvosita boʻshliqli yarimoʻtkazgich boʻlib, uning optoelektrik xususiyatlari fotodiodlar va quyosh batareyalarini yaratish uchun keng qoʻllaniladi, ammo kremniyga asoslangan nurlanish manbasini yaratish qiyin va bu erda toʻgʻridan-toʻgʻri boʻshliqli yarimoʻtkazgichlar qoʻllaniladi — A birikmalari. ^III B ^V turi, ular orasida GaAs, GaN ajratilishi mumkin, ular LED va yarimoʻtkazgichli lazerlarni yaratish uchun ishlatiladi.

Mutlaq nol haroratdagi ichki yarimoʻtkazgich, oʻtkazgichlardan farqli oʻlaroq, oʻtkazuvchanlik zonasida erkin tashuvchilarga ega emas va dielektrik kabi harakat qiladi. Ogʻir doping bilan vaziyat oʻzgarishi mumkin (2-rasmga qarang). degenerativ yarimoʻtkazgichlar).

Qotishma

Yarimoʻtkazgichning elektr xususiyatlari kristal tuzilishidagi nuqsonlarga juda bogʻliq boʻlishi mumkin. Shuning uchun ular asosan elektronika sanoati uchun juda toza moddalardan foydalanishga intilishadi.

Dopantlar yarimoʻtkazgich oʻtkazuvchanligining kattaligi va turini nazorat qilish uchun kiritiladi. Masalan, keng qoʻllaniladigan kremniyni elementlarning davriy tizimining V kichik guruhining elementlari — donorlar boʻlgan fosfor , mishyak va elektron oʻtkazuvchanlik turiga (n-Si) ega kremniy olish mumkin. Oʻtkazuvchanlikning teshik turi (p-Si) boʻlgan kremniyni olish uchun bor yoki alyuminiyning III kichik guruhining elementlari (akseptor) ishlatiladi. Fermi darajasini tarmoqli boʻshligʻining oʻrtasiga joylashtirish uchun kompensatsiyalangan yarim oʻtkazgichlar ham olinadi.

Manbalar

• Tauts Ya. Foto- i termoelektricheskie yavleniya v poluprovodnikax. M.: Izdatelstvo inostrannoy literaturi, 1962, 256 s.
• Tauts Ya. Opticheskie svoystva poluprovodnikov. M.: Mir, 1967, 74 s.

Kireev P. S. Fizika poluprovodnikov. — M., Visshaya shkola, 1975. — Tiraj 30000 ekz. — 584 s.

• Gorelik S. S., Dashevskiy V. Ya. Materialovedenie poluprovodnikov i dielektrikov: Uchebnik dlya vuzov. — M.: MISIS, 2003. — 480 s. — ISBN 5-87623-018-7.
• Kiselyov V. F. Poverxnostnie yavleniya v poluprovodnikax i dielektrikax. — M., Nauka, 1970. — Tiraj 7800 ekz. — 399 s.
• Anatichuk L. I., Bulat L. P. Poluprovodniki v ekstremalnix temperaturnix usloviyax. — SPb., Nauka, 2001. — Tiraj 1500 ekz. — 223 s.
• Xenney I. B. Poluprovodniki. — M.: Inostrannaya literatura, 1962. — 668 s.

Smit R. Poluprovodniki. — M.: Inostrannaya literatura, 1962. — 467 s.