Физические процессы в полупроводниках и их свойства. Термоэлектрические явления в полупроводниках, страница 3

14.Полупроводниковые приборы имеют большую надёжность и срок службы.

15.Как производство, так и эксплуатация полупроводниковых приборов не связаны с ухудшением окружающей среды. Многие устройства, принцип действия которых основан на свойствах полупроводников, например детекторы излучения и т.п., могут отмечать неблагоприятные изменения окружающей среды.

16.В развитии полупроводников наблюдается постоянный прогресс. Эра аморфных и органических полупроводников только начинается.

С точки зрения конкретного применения могут добавляться дополнительные показатели. Так, например, при использовании эффекта Холла – коэффициент Холла, при использовании термоэлектрического эффекта – коэффициент термоэлектродвижущей силы и коэффициент термоэлектрического эффекта.

В то же время не исключаются такие показатели, как плотность, относительная магнитная проницаемость, постоянная кристаллической решетки и др.

Для полупроводников удельная проводимость или удельное сопротивление являются реальными показателями свойств материала только в случае собственной электропроводности полупроводника, которая, однако, проявляется только в области температур, лежащих вне рабочих температур полупроводника. В области рабочих температур удельная проводимость полупроводника определяется примесной (несобственной) электропроводностью, которая связана не со свойствами самого полупроводника, а с характером и количеством примесей в полупроводнике. Концентрация примесей, а следовательно, и удельное сопротивление примесных полупроводников колеблются в диапазоне многих порядков, поэтому обычно не указываются.

Рис.10.2. Классификация полупроводниковых материалов по составу и

свойствам

10.2. Собственная и примесная электропроводность полупроводников

Собственная электропроводность обусловлена носителями зарядов, образовавшихся из атомов самого полупроводника. Полупроводник, который имеет только собственную электропроводность, существует только в теоретических представлениях, так как совершенно чистых веществ не существует. Ближе всего к этому представлению подходят очищенные монокристаллы полупроводников. Полупроводники, которые имеют только собственную электропроводность, имеют одинаковую концентрацию электронов и дырок, так как каждый электрон, попадающий в зону проводимости, оставляет после себя одну дырку. Однако не каждый полупроводник, который имеет одинаковую концентрацию электронов и дырок, является собственным. И при примесной электропроводности концентрация электронов и дырок, образовавшихся из атомов примеси, может быть одинакова.

10.2.1. Собственная электропроводность.

Важнейшими полупроводниковыми материалами являются германий и кремний. Атомы этих элементов имеют по 4 электрона во внешней электронной оболочке, которые образуют валентную связь с электронами соседних атомов. При подведении энергии(теплоты или света) межатомные связи в решётке теряют электроны; при этом образуется положительный заряд. То место, где в решётке не хватает электрона, называют дыркой. Под действием напряжения электроны дрейфуют к положительному полюсу. Дырки движутся к отрицательному полюсу, а их место занимают свободные электроны. В чистом полупроводнике, проводимость которого обусловлена тепловым возбуждением, одинаковое число электронов и дырок движется в противоположных направлениях. Проводимость возрастает при повышении температуры.

Потерявшие часть своей энергии электроны захватываются дырками: происходит рекомбинация. При неизменной температуре число электронно-дырочных пар постоянно, так как скорость рекомбинации и скорость образования электронов и дырок одинаковы.