Физические процессы в полупроводниках и их свойства. Термоэлектрические явления в полупроводниках, страница 10

Германий является наиболее широко применяемым и наиболее изученным полупроводниковым материалом с интересной историей. Незадолго перед тем, как его удалось обнаружить, его существование предсказал Менделеев, который назвал его экасилицием. Его выделение в 1886 г. в Германии (отсюда название) было одним из блестящих подтверждений справедливости Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, которую вначале некоторые ученые того времени не признавали. Хотя германия в земной коре очень мало(2·10 ^–4%), были найдены эффективные способы его получения из сырья с низким содер-жанием этого элемента, например из золы каменного угля электростанций. Где его содержится до 1%.

Германий кристаллизуется в кубической системе. Он используется для изготовления диодов, транзисторов, фотоэлементов, термодатчиков, терморезисторов и других полупроводниковых приборов, которые могут работать при температуре до 75^оС.

Кремний является после кислорода наиболее распространённым элементом в земной коре. В настоящее время он является важнейшим полупроводниковым материалом. Важным преимуществом кремния по сравнению с германием является то, что изготовленные из него приборы могут работать при существенно более высоких температурах(до 200^оС).

Структура кремния подобна структуре германия. Аналогичны и области их применения. Кремний является основным материалом для изготовления интегральных микросхем.

Селен имеет полупроводниковые свойства лишь в модификации, называемой серым селеном (β-Se) , который кристаллизуется в гексагональной системе. Это типичный полупроводник р - типа, т.е. он имеет дырочную электропроводность. Хотя это самый простой полупроводник и перед выходом на арену Ge,  Si был важнейшим полупроводником, его свойства изучены гораздо меньше.

Таблица 10.1

Некоторые показатели свойств чистых полупроводниковых элементов

(простых полупроводников)

Элементарный селен используется ограниченно для изготовления выпрямителей, фотоэлементов и светофильтров. Селен является важной составной частью полупроводниковых соединений (селенидов).

Некоторые основные показатели свойств простых полупроводников приведены в табл.10.1.

10.9. Полупроводниковые соединения

Среди сложных полупроводников(полупроводниковых соединений) наибольшее значение в технике имеют полупроводники типа A^III B^V . К этой группе относятся фосфиды (GaP,InP), арсениды (GaAs,InAs) и антимониды (InSb,AlSb, GaSb). Между собой, а также с германием и кремнием они образуют твёрдые соединения, в которых можно в определенном диапазоне изменять ширину запрещенной зоны и подвижность электронов.

Важнейшим полупроводниковым соединением является в настоящее время арсенид галлия GaAs, который по значению уступает только Ge и Si. Арсенид галлия имеет лучшие свойства и более широкую область применения, чем германий и кремний (частота до 10¹¹ Гц, температура до 450 ^оС). Он используется для изготовления транзисторов, фотолюминесцентных источников света, лазеров и т.д.

Арсенид индия InAs используется для изготовления лазеров, зондов для измерения магнитных полей и детекторов инфракрасного излучения.