Właściwości półprzewodników

Środa, Sierpień 15, 2011 Napisane przez Admin

Za półprzewodniki przyjęło się uważać materiały, których rezystywności w temperaturze pokojowej zawarte są w przedziale od 10"6 do 108 Qcm, t.j. w obszarze pośrednim między metalami i izolatorami. Takie określenie jest jednak mało precyzyjne i nie oddaje specyficznych właściwości tych materiałów.

Cechy określające półprzewonik można zbiorczo określić następująco:
- Półprzewodnik w stanie „czystym" (niedomieszkowany, samoistny) wykazuje w pewnym obszarze zmian temperatury wykładniczą zależność konduktywności a od temperatury 7 " W 1 a(T) = a0exp - gdzie Wa jest energią aktywacji procesów przewodnictwa.
- W wyniku domieszkowania (celowego wprowadzania niedużej ilości obcego pierwiastka - domieszki) rezystancja półprzewodnika silnie maleje. Przykładowo wprowadzenie arsenu do krzemu niedomieszkowanego w ilości jeden atom As na 106 atomów Si powoduje wzrost konduktywności (dla 7=300 K) w stosunku asl{ as) = \0l(Qcm)-1 = 3 _ aSl 0,33-10-5 (Qcm)_1 a więc domieszkowanie w ilości 1 ppm atomowy zwiększa przewodnictwo 3 miliony razy.
- Przewodnictwo półprzewodnika zmienia się (na ogół rośnie) w wyniku oświetlenia, naświetlenia cząstkami jądrowymi czy wysokoenergetycznymi elektronami, „wstrzyknięcia" nośników poprzez odpowiedni kontakt elektryczny.
- W zależności od rodzaju domieszkowania nośnikami większościowymi prądu w półprzewodniku są ujemne elektrony (półprzewodnik donorowy - typu n) lub dodatnie dziury (półprzewodnik akceptorowy - typu p). Często domieszkowanie przeprowadza się w ten sposób, że pewne obszary tego samego półprzewodnika wykazują przewodnictwo elektronowe a inne obszary przewodnictwo dziurowe. Na granicy dwóch obszarów różnie domieszkowanych tworzy się tzw. złącze, a własnościwości takich złączy decydują w głównej mierze o wykorzystaniu półprzewodników w elektronice.
Podane powyżej właściwości definiujące półprzewodniki pozwalają odróżnić je od metali, które posiadają duże przewodnictwo, słabo zależne od warunków zewnętrznych (stan przewodnictwa metali jest stanem niewzbudzonym). Podanie przedziału rezystywności typowych dla półprzewodników pozwala odróżnić je od dielektryków, które pod wieloma względami podobne są do półprzewodników.