Általános információk és osztályozása félvezető anyagok
Semiconductors - anyagok (kristályok, polikristályos és amorf anyagok, elemek vagy vegyületek), hogy létezik a sávú (között a vezetési és a vegyérték sáv). Semiconductors foglalnak köztes helyzetben vezetőképessége közötti fémek és szigetelők; A villamos vezetőképesség a félvezetők csökken a csökkenő hőmérséklettel. A félvezető anyagok jellemző a magas
elektromos tulajdonságok érzékenysége a külső hatásoknak (hő, sugárzás, és így deformáció. o.), valamint a tartalom a szerkezeti hibák és szennyeződések. Félvezető anyagokat a szerkezet vannak osztva, kristályos szilárd anyag, amorf vagy folyékony. Szerint a kémiai összetétele a félvezető anyagok vannak osztva egyszerű anyagok (Atomic, elemi félvezetők - germánium, szilikon, tellúr, stb), és bármilyen típusú kémiai vegyületek. Az egyedülálló tulajdonságai félvezető anyagok okozta széles műszaki használni őket gyártására sokféle eszközök -. Félvezető diódák, tranzisztorok, tirisztorok, fotodiódák, fototranzisztor, LED-ek, félvezető lézerek, valamint a nyomás érzékelők, mágneses mező, hőmérséklet, sugárzás, stb használata félvezetők okozott gyökér transzformációs -ban
elektrotechnika, kibernetika, automatizálás, távirányító. Félvezető áramkör nyitott új módjait miniatürizálás különböző elektronikus berendezések.
hőenergia elégséges rács vagy a külső ütközési energiát elektron mozog a vegyérték sáv a zónába
vezetőképesség és légy szabad. Ehhez szükséges átmenetet energiát határozzuk meg bandgap. Elhagyva az elektron a vezetési sávban a vegyérték sáv marad szabadon az energia szintet, az úgynevezett lyuk, és a vegyérték sáv maga teljesen feltöltődik. Az elektron van egy negatív töltés, a lyuk tekinthető pozitív töltésű részecskék, hogy számszerűen egyenlő az elektron töltése. Így a kristály, amelynek két szabad töltéshordozók - elektronok a vezetési sávban és lyukak a vegyérték sáv, amely létre saját elektromos vezetőképesség félvezető típusú, amely elektron-lyuk.
A villamos vezetőképessége adalékolt félvezetők.
A szennyező félvezető szennyező atomokat vagy ellátó elektronok a vezetési sáv a félvezető, vagy hogy azokat a vegyérték sáv szintjét. Ezek elektron átmenetek végezzük jelentősen alacsonyabb költségek a szükséges energia az elektronok leküzdeni potenciálgát egy rés a félvezető. Ezért, az ilyen típusú átmenetek adalékolt félvezetők alapvető, meghatározó az átmenet az elektronok a vegyértéksáv a vezetési sávban. Szennyeződés atomok, található, a tiltott sávban a félvezető, ami ebben a zónában, diszkrét energiaszinteket vagy alsó élénél, közel a vegyérték sáv, vagy a tetején, közel a vezetési sávban. Mivel az alacsony koncentrációja szennyező atomok vannak elosztva a félvezető rács nagyon nagy távolságra egymástól, így nem lépnek kölcsönhatásba egymással.
Összekeverve - olyan anyag, amely része egy másik. Típusú szennyeződéseket. A keveréket szerint a hatása a vezetési típusú félvezető anyag különböztetünk meg: akceptor, a donor, amfoter, és a bevezetése helyett a atomok beépülnek a kristályrácsba a félvezető - a helyettesítő és a közbeiktatott szennyező. Acceptor szennyező - szennyező a félvezető, amely mellé ionizációja csapdázási elektronok a vegyérték sáv vagy donor szennyeződés. Egy tipikus példa egy akceptor szennyező - III csoport atomok elemek (B, Al, Ga, In) az elemi csoport IV félvezetők -Ge és Si. Az összetett félvezetők akceptor szennyeződések lehetnek atomok elektronegatív elemeket (O, S, Se, Te, Cl, stb), de ez a felesleg képest a készítmény megfelelő sztöchiometrikus képlet. Bevezetés akceptor szennyező félvezető szerint ez a p-vezetési típusú, az ionizációs akceptor szennyeződések vezet lyukak a vegyérték sáv, amely a leírás szerint egy átmeneti elektron a vegyérték sáv az a szint, egy akceptor szennyező, található a tiltott sávban. Acceptor szennyező jellemzi szükséges energia ez az átmenet (akceptor szennyező ionizációs energia). Acceptor szennyező ionizációs energiája a sorrendben a hőenergia kT (sekély akceptor szennyeződések) leír egy hidrogénatom modellt. A ionizációs energiája az akceptor szennyező egy idő kevesebb, mint az energia a hidrogénatom ionizációs 10 eV (- dielektromos állandója a félvezető, M0 - szabad elektron tömeg, m * - a hatékony tömege a lyukak)
nagyságrendileg 10-100 MeV.
39) A donor-szennyező (disszociatív melléklet) - szennyezőanyagként félvezető ionizációs ami egy átmenet az elektron a vezetési sávban vagy akceptor szennyezés szintjét. Egy tipikus példa D. P.-P. szennyező elem V. csoport (P, As, Sb, Bi) az elemi csoport IV félvezetők - Ge és Si. Az összetett félvezetők szerepet DA n. Elektropozitív atomok játszhat elemek (Cu, Zn, Cd, Hg, stb), vonatkoztatva feleslegben a készítmény. D. Bevezetés n. A találmány egy félvezető elektronikus vezetőképesség, mivel ionizációs D. o. Vezet elektronok a vezetési sávban, amely a leírás szerint egy átmeneti az elektron a vezetési sávban a donor szintjén található, a tiltott zónában. D. N. Jellemzi a szükséges energiát ez az átmenet (ionizációs energia). D. o. Ionizációs energiája nagyságrendű kT hőenergia (kis szennyező) leír egy hidrogénatom modellt. Elszámolása a dielektromos tulajdonságainak a félvezető (jellemzi permittivitás e), valamint a különbség a hatékony m tömegű * a vezetési elektronok a szabad elektron tömeg m0privodit hogy az a tény, hogy az ionizációs energia D. n. Van a e2m0 / m * szor kisebb, mint az ionizációs energia a hidrogénatom (
40) Szennyeződés helyettesítés. Tekintsük szerepet szennyező szubsztitúciós egyszerű példa szilícium félvezető, amely egy elemenkénti 4. csoportjába a periódusos, és amelynek egy gyémánt szerkezetű. A kémiai kötés közötti szilícium atomok és a kovalens vegyérték elektronok végezzük 4. Ha a szilícium-atom bármely rácspont helyettesítésére egy atom három vegyértékű elem, például bór, ahol csak három vegyérték elektronok, akkor a kommunikáció a szomszédos szilíciumatom hiányzik egy elektron, amely kölcsönzött a szilíciumatomhoz. Amelynél egy lyuk van kialakítva a rács, amely, hatása alatt az alkalmazott feszültség elkezd mozogni az irányt az elektromos mező, ami vezetőképessége. Ezért, ha a szilíciumtartalom háromértékű bór akceptor szennyeződés helyettesítő. Ha a szilícium-atom helyettesíti atom öt vegyértékű elem, például az arzén, majd a négy vegyérték elektronok vannak kötve a szilícium atomok, és az egyik felesleges lenne. 5 Ez elektron kialakításában nem vesznek részt a kémiai kötések a szilícium kristály. Ez továbbra is mozogni arzén atom, egy elektromos mező a szilícium, amely gyengíti a 12,5-szer. Mivel a mezőgyengítési tartományban a pályára a elektron nőtt 12,5-szer, és az energia való kapcsolatától csökkentésével arzén atomok körülbelül 151-szor. Miután ezt az energiát, az elektron elválasztjuk a arzén atom és megszerzi a képességét, hogy szabadon mozogjanak a kristály. Ezért a szilícium egy arzén donor szennyező helyettesítés. Szerepe helyettesítő szennyeződések félvezető kémiai vegyületek játszani nem csak a külföldi csoport, hanem a saját tartalmaznak.
41) A függőség a vezetőképessége félvezetők t.
Az a képesség, hogy a szilárd anyagok át elektromos áram jellemzi az elektromos vezetőképessége, vagy elektromos vezetőképességet. Kölcsönös vezetőképesség úgynevezett ellenállás. A szilárdabb az elektron, a nagyobb elektronikus vezetőképesség. Arra utal, hogy olyan félvezető anyagot egy teljesen kitöltött vegyérték sávja és a vezetési sáv nem fejeződik hőmérsékleten abszolút nulla, és a szélessége a tiltott sávban őket elválasztó lehet kicsi (pl keskeny rés félvezetők), vagy elég nagy (úgynevezett széles-rés félvezetők). Megkülönböztetni is a saját és a tisztátalanság félvezetők. Az intrinsic félvezetők tartoznak a vegyileg tiszta félvezetők. A vezetőképesség előfordulhat csak eredményeként elektron átmenetek a vegyérték sáv felső szinten, hogy alacsonyabb a vezetési sáv. Kioldása egyik szint a vegyérték sáv kezelik előfordulása mobil lyukak, míg a elektron foglalkozása szinten a vezetési sávban - például a létrehozása a szabad elektron.
Termikus gerjesztési eljárást általában végrehajtása csak szűk rés félvezetők, amely így létezhetnek mind az elektron és a lyuk a vezetőképesség. A széles rés félvezetők hordozók nem által generált termikus úton, és az ilyen anyagok megfelelő szigetelők. Az elektromos vezetőképesség valósítható alapvetően csak a szennyeződéseket. Vezető tulajdonságai határozzák meg a szennyező be a félvezető félvezetők saját viszonylag kis számú szennyező atomok, amelyek lehetnek akár donor vagy elektron akceptor. Az első esetben a donor saját energia az elektron szintjén közel az „alulról” üres nulla abszolút hőmérséklet a vezetési sáv, ahol könnyen adni egy elektron a vezetési sávban termikus gerjesztés, ami a születés egy szabad elektron. A második esetben, az úgynevezett gyökfogók - atomok képesek kötődni a felesleges elektron, - ezt a visszavont lényegében vegyérték-elektron egy közönséges kristályrács atomok létre ott egy elektron helyzetben, azaz a lyuk, amely lehet mozgatni térfogat, mint a pozitív töltésű részecskék. Nyilvánvaló, hogy ez megtörtént, szükség van a jelenlétére szennyeződés atom nem foglalja el az elektron energiaszint, ami található, nem messze a „plafon” vegyértékelektronját. Így, adalékolt széles rés félvezetők lehet tisztán elektronikus, a nettó lyuk, vagy végül, vegyes elektromos vezetőképesség. Ahogy a hőmérséklet növekszik a mobilitását mind elektronok és a lyukak csökken intenzitásának növelésével a termikus rezgések a rács kristályos lerakódások megakadályozására irányított mozgását hordozók. Másrészről, egy hőmérséklet növekedés az elektron koncentráció a vezetési sávban és sorok szikla a vegyérték sáv meredeken emelkedik. Bármilyen félvezető egy szigetelő közeli hőmérsékleten abszolút nulla, mivel a vegyérték sáv teljesen ki van töltve villamos érintkező és a vezetési sáv teljesen megfosztott az elektronok. A vezetőképesség csak akkor következik be, amikor az utolsó, meglehetősen nagy abszolút hőmérséklet.
42) tisztítása szilícium zóna olvadás.
A technológia a formáló vegyület félvezető alkalmazási terület olvasztásos módszer lehetővé teszi, hogy összekapcsolják az egyetlen folyamat ciklus mindössze három lépésben: szintézis, mély tisztítása a szintetizált vegyületet és növekedése egykristály belőle. Zone olvadás egyik
A leghatékonyabb módszer mélytisztitása félvezetők. Az az elképzelés, a módszer a kapcsolódó a oldhatóságát szennyeződések különböző szilárd és folyékony fázist a félvezető. Az egykristály elő az olvadékból, azonban kezdete előtt kristályosodást nem olvad teljes szilárd fázis kristály, és
1) konverziója szilícium illékony vegyületet, amely tisztítás után könnyen vissza;
2) tisztítása vegyület fizikai és kémiai módszerekkel;
3) csökkentve a vegyület felszabadulását a tiszta szilícium;
4) végső tisztítást szilícium a lebegő zóna módszer;
5) növekedése egykristályok.