Pusvadītāju materiāli
Raksturīga pusvadītāju īpatnība – tām vienmēr ir ļoti daudz brīvas ladiņnēseji, t.i. brīvas elektronus un jonus.
Pusvadītāju materiālu EDS ir mazāka kā vadītājiem, bet ievērojami lielāka kā dielektriķiem.
Patreiz elektronikā galvenokārt izmanto šo materiālu īpašību stipri izmainīt savu EDS atkarībā no tīrības pakāpes un pie dažādām fizikālām iedarbēm: temperatūras maiņas, gaismas un radioaktīvā starojuma un spiediena u.t.t.
Īpatpretestība vērtība pie vadītājiem ir diapazona no 10-5 līdz 10-8 ·м, bet dielektriķiem – no 1010 līdz 1016 ·м. Īpatpretestība vērtība pie pusvadītājiem ir diapazona no 104 līdz 10-5 ·м.
Pusvadītāji materiāli ir gan kristāliski, gan amorfi, gan šķidrā stāvoklī. Pusvadītāju tehnikā parasti izmanto tikai kristāliskos pusvadītāji materiāli, t.i. monokristālus ar vienu piejaukuma atomu uz 1010 pamatmateriāla atomiem. No daudziem zināmajiem pusvadītājiem materiāliem patreiz visvairāk izmanto Si, Ge, Se, GaAs un dažus citus.
Галлия арсенид – Полупроводниковый материал для светоизлучающих туннельных, переключательных диодов, детекторов излучения микроволнового диапазона и др.
Кремний (Silicium) Si – Типичный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,08 эВ. Прозрачен для ИК лучей (отражающая способность 0,3, показатель преломления 3,87). Применение: полупроводниковый – в электротехнике и электронике (диоды, транзисторы, высоковольтные тиристоры, фотопреобразователи и др.)
Селен – (Selenium) Se, Получение: Серый Se – материал для полупроводниковых диодов, фоторезисторов. Аморфный Se входит в состав светочувствительных слоев в ксерографии.
Германий – (Germanium) Ge, Применение: полупроводниковый материал для диодов, транзисторов, термо– и фоторезисторов и др. приборов, компонент сплавов, материал для линз (в ИК приборах).
Dažādas materiālus pretestība ir atkarīga no viņas tīrības. Piejaukumi ir mazietekme uz koncentrāciju kustīgas ladīņnesējiem, bet stipri izmaina viņu kustību. Piejaukumi izveidojas defektus kristāliskā režģī, kuros palielina pretestību.
Tīra pusvadītājā vienmēr ir vienāda kopuma elektronus un caurumus. Tādās tīras pusvadītājiem ir uz pusi elektronu uz pusi caurumu vadītspēja. Tāda vadītspēja sauca par pāšvadītspējo.
Īpatnības pusvadītāju materiāliem ir aprakstīta ar zonas teorijas palīdzību. Visi vielas atomi sastāv no kodola un elektroniem, kuri pa noslēgtu orbītu riņķo ap kodolu. Pamat pusvadītāji materiāli, kurus izmanto pusvadītāju elementu izgatavošanai, ir Si un Ge. Tie ir četrvietīgi elementi, kuri cietā stāvoklī veido kristālisku režģi ar tetraedra struktūru (tai ir regulāra vienādmalu trīsstūra piramīdas forma). Monokristālā kautrais atoms Si vai Ge pie kovalentas saites ir saistīts ar 4 blakusstāvošiem atomiem.
Elektronzaudējums ir pārvērsta atoma pozitīvajā jonā. Ja elektrons ir atrauties no atoma, tad kovalenta saite pārrauties. Šis saites defekts vai brīva vieta sauca par caurumu.
Kristāliskā režģī atomus «stingri» fiksēti mezglos. Savā kārta caurumus var aizpildīt elektroniem no kaut kādiem blakusstāvošiem kovalentam saitēm, bet tajā gadījuma būs caurums jaunā vietā.
Ja elektriska lauka nebūs, tad pārvadāms elektrons izveidoja haotisko vai termisko pārvietošanu. Jā mēs ievietojam pusvadītāju ārējā elektriska lauka.
…
