Что такое полупроводники кратко

Обновлено: 04.07.2024

ПОЛУПРОВОДНИКИ́, вещества, характеризующиеся электрич. проводимостью $σ$ , промежуточной между проводимостью хороших проводников, напр. металлов ( $σ≈10^4-10^6$ Ом –1 ·см –1 ), и хороших диэлектриков ( $σ≈10^-10^$ Ом –1 ·см –1 ) (проводимость указана при комнатной темп-ре). Характерной особенностью П. является сильная зависимость их проводимости от темп-ры, причём в достаточно широком интервале температур проводимость П., в отличие от металлов, экспоненциально увеличивается с ростом темп-ры $T$ : $$σ=σ_0\exp(–ℰ_a/kT).\tag$$ Здесь $k$ – постоянная Больцмана, $ℰ_a$ – энергия активации электронов в П., которая может меняться от нескольких мэВ до нескольких эВ, $σ_0$ – коэф. пропорциональности, который также зависит от темп-ры, но эта зависимость более слабая, чем экспоненциальная. С повышением темп-ры тепловое движение разрывает часть химич. связей в атомах П. и электроны, число которых пропорционально $\exp(–ℰ_a/kT)$ , становятся свободными и участвуют в электрич. проводимости. Энергия, необходимая для того, чтобы разорвать химич. связь и сделать валентный электрон свободным, называется энергией активации.

Что такое полупроводники. Кратко

Полупроводник — это материал, который обладает лучшей проводимостью, чем изоляционный материал (в том числе керамика), но меньшей в сравнении с проводниками, такими как медь. Полупроводники могут быть чистыми элементами, как, например, кремний или германий, или химическими соединениями, как арсенид галлия или селенид кадмия.

Полупроводники.
Полупроводники - вещества, удельная электрическая проводимость которых меньше, чем у металлов и больше, чем у диэлектриков.

Электропроводность полупроводников:
- обеспечивается свободными электронами и дарками;
- остается постоянной в пределах области температур, специфической для каждого вида полупроводников, и увеличивается с повышением температуры;
- зависит от примесей;
- увеличивается под действием света и с возрастанием напряженности электрического поля.

ПОЛУПРОВОДНИКИ, в-ва, характеризующиеся увеличением электрич. проводимости с ростом т-ры. Хотя часто П. определяют как в-ва с уд. электрич. проводимостью а, промежуточной между ее значениями для металлов (s! 106 -104 Ом-1 см-1) и для хороших диэлектриков (s! 10-12 — 10-10 Ом-1 см-1), сама величина электрич. проводимости не играет определяющей роли в полупроводниковых св-вах в-ва. На электрич. проводимость П оказывает влияние кроме т-ры сильное электрич. поле, давление, воздействие оптич. и ионизирующего излучения, наличие примесей и др. факторы, способные изменять структуру в-ва и состояние электронов. Это обстоятельство играет решающую роль в многочисленном и разнообразном использовании П.

Полупроводниковые св-ва могут наблюдаться как в кристаллич. в-вах, так и в неупорядоченных системах - твердых аморфных в-вах (стеклах) и жидкостях. При этом решающим является характер хим. связи между частицами в ближнем порядке (первая координац. сфера) . Существуют П. с любым типом хим. связи, кроме чисто металлической и чисто ионной (т. е. ковалентной, ковалентно-металлич. , ковалентно-ионной и т. п.) , причем ковалентная составляющая связи является обычно преобладающей. Широкое практич. применение получили П. , являющиеся простыми в-вами (Ge, Si и др.) , а также хим. соединения элементов III гр. периодич. системы с элементами V гр. , напр. GaAs, GaP, InAs, CdTe и т. п. (бинарные П.) . Все такие в-ва имеют кристаллич. решетку, подобную решетке алмаза, и наз. алмазоподобными П. В Ge и Si в кристаллич. состоянии реализуется классич. двухэлектронная ковалентная связь. образованная перекрыванием sp3-гибридных орбиталей соседних атомов (см. Гибридизация атомных орбиталей) . В соответствии с симметрией sp3-гибридных орбиталей расположение атомов в первой координац. сфере отвечает правильному тетраэдру. Такова же первая координац. сфера и у алмазоподобных П. , однако в их структуре каждая ковалентная связь имеет ковалентно-ионный характер из-за заметной разности электроотрицательностей соседних атомов.

Повышение т-ры, а также др. внеш. воздействия (облучение светом или сильное электрич. , поле) могут вызвать разрыв ковалентной связи, ионизацию атомного остова и образование своб. электрона. Этот электрон в условиях непрерывного обмена валентными электронами между атомами кристалла может переходить из ячейки в ячейку и переносить с собой отрицат. заряд, к-рый повсюду является избыточным, т. е. своб. электрон становится электроном проводимости. Недостаток электрона у разорванной ковалентной связи становится блуждающей по кристаллу дыркой, с к-рой связан единичный положит. заряд.

Электроны проводимости и дырки-два типа своб. носителей заряда в П. В идеальных кристаллах их концентрации равны, т. к. превращение одного из валентных электронов в электрон проводимости неизбежно вызывает появление дырки. Электропроводность П. ст, обусловленная электронами атомов данного в-ва (т. наз. собственная проводимость) , определяется помимо концентрации носителей п их подвижностью m-отношением скорости направленного движения, вызванного электрич. полем (дрейфовой скоростью) uдр, к напряженности поля Е:

(е-элементарный электрич. заряд) .

Подвижность разных носителей в идеальном кристалле определяется процессами рассеяния электронов на тепловых колебаниях решетки, поэтому ц сильно зависит от т-ры. При 300 К подвижность носителей в твердых П. варьируется в широких пределах от 105 см2/с до 10-3 см2/с и меньше. В реальных кристаллах при пониж. т-рах, как правило, преобладает рассеяние носителей на дефектах кристаллич. структуры.
Химия!

Полупроводник — материал, электрические свойства которого в сильной степени зависят от концентрации в нём химических примесей и внешних условий (температура, излучение и пр.) .

Полупроводники – вещества, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Полупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет 0-3 электрон-вольта, например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, а InAs к узкозонным.

В зависимости от того, отдаёт ли примесь электрон или захватывает электрон, примесь называют донорной или акцепторной. Свойство примеси может меняться в зависимости от того, какой атом кристаллической решётки она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается. Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи абсолютного нуля температуры полупроводники имеют свойства изоляторов.
Прежде всего следует сказать, что физические свойства полупроводников наиболее изучены по сравнению с металлами и диэлектриками. В немалой степени этому способствует огромное количество эффектов, которые не могут быть наблюдаемы ни в тех ни в других веществах, прежде всего связанные с устройством зонной структуры полупроводников, и наличием достаточно узкой запрещённой зоны. Конечно же основным стимулом для изучения полупроводников является технология производства интегральных микросхем - это в первую очередь относится к кремнию, но затрагивает другие соединения (Ge, GaAs, InSb) как возможные заменители.

Кремний — непрямозонный полупроводник, поэтому очень трудно заставить его работать в оптических устройствах, и здесь вне конкуренции соединения типа AIIIBV, среди которых можно выделить GaAs, GaN, которые используются в светодиодах.

Собственный полупроводник при температуре абсолютного ноля не имеет свободных носителей в зоне проводимости в отличие от проводников и ведёт себя как диэлектрик. При легировании ситуация может поменяться. См. вырожденные полупроводники.

В связи с тем, что технологи могут получать очень чистые вещества встаёт вопрос о новом эталоне для числа Авогадро.

Судя по тому, что Вы умеете писать, Вы умеете и читать.
Прочтите в любом учебнике физики соответствующий раздел, а если не поймете что-либо, тогда и задавайте вопросы. Ответим.

Читайте также: