Полупроводники и их свойства

1.

ПОЛУПРОВОДНИКИ И ИХ
СВОЙСТВА

2.

СОДЕРЖАНИЕ
3
– Цель
4 – Определение
5 – Примеры и особенности материалов
6, 7 – Механизм электрической проводимости
8 – Чем отличаются проводники от
полупроводников?
9 – Дырка
10, 11 – Энергетические зоны
12 – Подвижность
13 – Электропроводность
14 – Свойства, характеризующие полупроводник
15 – Вывод
16 – Литература

3.

ЦЕЛЬ
Рассмотреть
особенности
полупроводники, их свойства и

4.

Полупроводники – это вещества, находящиеся по своей
удельной проводимости между проводниками и
диэлектриками. В определенных условиях они
приобретают свойства проводника и переносят в
кристаллической решетке электрические заряды, в
иных случаях – блокируют заряженные частицы
предельно высоким сопротивлением.

5.

Полупроводники - это особый класс веществ, которые
при низкой температуре выступают как диэлектрики, а
при высокой - как проводники. Только 13 из 25
неметаллов таблицы Менделеева имеют
полупроводниковые свойства. В настоящее время
человек использует множество природных
полупроводников. Кремний и германий стали самыми
распространёнными материалами такого типа,
используемыми в промышленности. Кроме кремния в
качестве полупроводников используют селен, серое
олово, мышьяк, бор, фосфор, серу, теллур,
органические вещества и некоторые химические
соединения.

6.

В полупроводниках, так же как и в металлах,
носителями тока становятся электроны. В металлах
концентрация электронов в свободном состоянии во
много раз больше, чем в полупроводниках. Поэтому в
полупроводнике происходят постоянно два
противоположных процесса: процесс освобождения
электронов и процесс воссоединения с ионом.
Дополнительная энергия переводит электрон в
свободное состояние.

7.

Немногочисленные свободные
электроны отрываются от атома, а
они, в свою очередь, становятся
ионами. Каждый ион окружается
незаряженными атомами. Нейтральные
атомы отдают свой электрон иону и
превращаются в положительный ион.
Другой ион соответственно
становится нейтральным. Обмен
электронами изменяет нахождение
положительных ионов: положительный
заряд передвигается. При
отсутствии внешнего поля каждому
электрону, движущемуся в одном
направлении, соответствует
движение электрона в
противоположном направлении.
Похожий процесс происходит с
положительным зарядом. При
появлении внешнего воздействия
проводимость вызывается двумя
процессами.

8.

Основные свойства проводника - это высокий уровень
проводимости и низкое удельное электрическое
сопротивление. Его особенность в наличии свободных
электронов, которые способствуют прохождению
электрического тока. У проводника, таким образом,
проводимость выше.
Полупроводник же от него отличается сильной
зависимостью удельной проводимости от температуры,
разных типов излучения, электрического поля и от
концентрации примесей. Поэтому в полупроводниках
образование свободных электронов происходит только
при определённых условиях. При повышении
температуры проводимость полупроводника возрастает,
у проводника при этих условиях падает. Наличие
примесей играет обратную роль. Полупроводнику даёт
повышенный уровень проводимости, а для проводника пониженный. Чистый металл обладает большей
проводимостью.

9.

Полупроводники, в отличие от проводников, имеют
«дырки» в своей структуре. «Дырки» – это вакантное
электронное состояние в кристаллической решётке,
имеющее избыточный положительный заряд. «Дырки» и
электроны проводят ток. При низкой температуре
электрон не способен разорвать связь с атомом.
Повышение температуры даёт возможность электрону
оторваться от ядра. В результате разрыва появляется
свободное место, то есть «дырка» с положительным
зарядом. Заполняя свободные «дырки», оторвавшиеся
электроны восстанавливают связь с другими атомами.

10.

В полупроводниках под воздействием атомов
энергетические уровни расщепляются, образуя
энергетические зоны. Они состоят из
близкорасположенных энергетических уровней, число
которых соответствует числу однородных атомов в
теле.

11.

Энергетические зоны, которые образовались при
расщеплении одного или нескольких уровней атома,
называют разрешённой зоной. В ней верхний
энергетический уровень называют потолком, а нижний
- дном. Валентная зона и зона проводимости
составляют уровни разрешённой зоны. Валентная зона
является верхней заполненной зоной. Это
энергетическая область разрешённых электронных
состояний, которая заполняется валентными
электронами. Зона проводимости это область, где
находятся электроны валентной зоны, перешедшие
запрещённую зону – то есть зону, где отсутствуют
энергетические уровни.

12.

В полупроводнике подвижными являются электроны и
«дырки». Подвижностью носителей заряда называют
пропорциональность между дрейфовой скоростью
носителей заряда и величиной электрического тока.
Этот показатель зависит от массы свободных
носителей (электронов). Важно, что у электрических
зарядов он выше, чем у «дырок».

13.

В полупроводнике валентные электроны связаны
кристаллической решёткой. Проводимость материала
обусловлена разрывом связей при помощи внешней
энергии. Она должна превышать энергию запрещённой
зоны. Электропроводность зависит от наличия
свободных электронов. Они обладают ещё и дырочной
электропроводностью, что не наблюдается у металлов.

14.

Полупроводники
характеризуются: типом
проводимости (электронный и дырочный),
удельным сопротивлением, временем
существования носителей заряда и плотностью
дислокации. Основное свойство полупроводника
это увеличение проводимости электрического
тока при условии внешнего воздействия
К электрофизическим характеристикам
полупроводников относят время существования,
ширину запрещённой зоны, температуру,
подвижность электронов, удельное
сопротивление и энергию ионизации примесей.

15.

ВЫВОД
Мы
рассмотрели полупроводники, их свойства и
особенности

16.

ЛИТЕРАТУРА
https://studfile.net/preview/2065844/
https://dip8.ru/articles/chto-takoe-
poluprovodnik/
https://www.asutpp.ru/poluprovodniki.h
tml