Металлы со средним значением температуры плавления. Физические свойства полупроводников, страница 2

Делятся на:

- активные – изготавливаются из соляной кислоты, хлористых и фтористых металлов. Интенсивно растворяют оксидные пленки, обеспечивают высокую адгезию, но применяются при возможностях промывки, т.к. вызывают коррозию.

- бескислотные – канифоль, возможно добавление спирта, глицерина.

- активированные – канифоль с добавкой активаторов (анилина, салициловой кислоты, солянокислых соединений). Позволяют произвести пайку без предварительного удаления окислов с поверхности.

- антикоррозийные – на основе фосфорной кислоты с добавками различных органических соединений.

Полупроводники

Физические свойства полупроводников

Полупроводниковые материалы могут изменять свойства в зависимости от внешних воздействий (температура, освещенность, давление, электрическое и магнитное поле), температурный коэффициент удельного сопротивления полупроводников α_r < 0 (у проводников α_r > 0). Свойства полупроводников существенно зависят от содержания примесей.

Проводимость полупроводников.

К собственным полупроводникам относятся такие полупроводники, в которых при данной температуре можно пренебречь влиянием примесей.

При Т ¹ 0 существует вероятность попадания электрона вследствие тепловых флуктуаций в зону проводимости из валентной зоны. Процесс генерации всегда сопровождается рекомбинацией и при данной температуре устанавливается некая равновесная концентрация электронов n₀ и дырок р₀.

В собственном полупроводнике:

n₀ = p₀ = n_i(T) = p_i(T), индекс iпроисходит от англ. intrinsic – собственный.

Концентрация свободных носителей при комнатной температуре невелика и электронный газ в большинстве полупроводников является невырожденным. Равновесные концентрации электронов и дырок в них определяются выражениями:

,

Здесь N_c и N_p – эффективные плотности в зоне проводимости и валентной зоне соответственно, Е_F - уровень Ферми.

Для собственного полупроводника:

,

DЕ = Е_С – Е_V– ширина запрещенной зоны,

.

В примесных полупроводниках электрофизические свойства в основном определяются примесями. Они делятся на донорные, когда валентность примеси (донора) больше валентности элемента решетки, и акцепторные, когда валентность акцепторной примеси меньше валентности атомов решетки.

Носителей заряда, концентрация которых больше, называют основными. В невырожденном полупроводнике для концентрации носителей выполняется соотношение «действующих масс»:

.

Если в полупроводнике n-типа увеличить концентрацию доноров n₀, скорость рекомбинации также увеличится и значение р₀ уменьшится.

Зависимость концентрации носителей заряда от температуры при различных концентрациях донорной примеси: N_Д1 < N_Д2 < N_Д3

На участке 1 наклон кривой характеризует энергию ионизации примеси.

Концентрация доноров:

,

, где Е_Д1 – положение донорного уровня на энергетической шкале. DЕ_Д1 = Е_С-Е_Д1.

Участок 2: область истощения примеси.

Участок 3: область собственной электропроводности. Наклон кривой характеризует величину ширину запрещенной зоны DЕ.

Температура перехода к собственной проводимости зависит от ширины запрещенной зоны и концентрации примесей.

В германии при N_Д = 10²² м^-3 температура перехода к собственной проводимости  T_c = 450 °C.

Увеличение концентрации доноров приводит к размытию примесного уровня в зону и перекрытию примесной зоны с зоной проводимости, так что DЕ_Д = 0. Электронный газ в этом случае является вырожденным и концентрация электронов постоянна во всем температурном диапазоне примесной электропроводности.

На проводимость также оказывает влияние подвижность μ. При высоких температурах μ ~ Т^-3/2 (определяется рассеянием на фононах), при низких температурах    μ ~ Т^3/2 (определяется рассеянием на примесях).

Зависимость подвижности носителей заряда от температуры при различных концентрациях примеси

В общем случае

σ = nμ_ne + pμ_pe_p

для σ_n = nμ_ne можно построить следующую температурную зависимость: