Site Loader

Содержание

Электронные полупроводники — Энциклопедия по машиностроению XXL

Ясно, что увеличение температуры приводит в конце концов к тому, что все электроны с донорных уровней, переходят в зону проводимости, а дальнейший рост Т вызывает соответствующее увеличение концентрации собственных носителей. До тех пор, пока собственной проводимостью можно пренебречь, для электропроводности электронного полупроводника можно написать  [c.251]
Легирование электронного полупроводника акцепторной примесью или полупроводника р-типа донорной примесью приводит к перераспределению носителей заряда между донорным и акцепторным уровнями (компенсация примесей). Введением компенсирующих примесей можно уменьшить число свободных носителей заряда и приблизить сопротивление примесного полупроводника к его собственному сопротивлению. При компенсации примесей осуществляется переход электронов с донорных уровней на акцепторные, что при достаточно низких температурах приводит к некоторому уменьшению числа свободных носителей заряда.  [c.94]

Модели полупроводников с электронной и дырочной электропроводностью представлены на рис. 3.17, а. Основные носители заряда в полупроводнике п-типа — электроны — на рисунке обозначены знаком минус. Ионизированные атомы донорной примеси, будучи структурными элементами, не принимают участия в электропроводности. На рисунке они обозначены знаком плюс в кружке. Дырки, которые в электронном полупроводнике также имеют место,на рисунке не изображены, потому что они являются неосновными носителями заряда и концентрация их по сравнению с концентрацией электронов невелика. Аналогичные обозначения сделаны и для дырочного полупроводника.  [c.67]

В электронном полупроводнике основными носителями заряда являются электроны, поток их от горячего конца к холодному будет больше, че.м от холодного к горячему. В результате этого на холодном конце будет накапливаться  

[c.73]

Полупроводник Металл Рис. 3.21. Схема контакта электронного полупроводника с металлом, поясняющая эффект Пельтье  [c.74]

Рассмотрим контакт металл — электронный полупроводник (рис. 3.21). Если напряженность внешнего электрического поля направлена так, как изображено на рис. 3.21, то прохождение электрического тока через контакт будет связано с переходом электронов из полупроводника в металл. Однако энергия электронов в зоне проводимости полупроводника больше, чем у электронов проводимости в металле. Поэтому электроны, переходя из полупроводника в металл, избыток энергии передадут кристаллической решетке в области контакта. В результате этого переход электронов из полупроводника в металл будет сопровождаться выделением тепла на контакте и его нагревом.  

[c.74]

Формулы (3.69) и (3.70) получены без учета рассеяния свободных носителей заряда. Расчет показывает, что при наличии рассеяния свободных носителей заряда на тепловых колебаниях решетки для электронного полупроводника  [c.76]

В электронном полупроводнике основными носителями заряда, как известно, являются электроны, поток их от горячего конца к холодному будет больше, чем от холодного к горячему. В результате этого на холодном конце будет накапливаться отрицательный заряд, на горячем оставаться нескомпенсированный положительный. Возникшее электрическое поле будет вызывать поток электронов от холодного конца к горячему. Стационарное состояние установится при равенстве этих электронов. У дырочного полупроводника на холодном конце возникнет положительный заряд. Таким образом, по знаку термоЭДС можно судить о типе электропроводности полупроводника.  

[c.277]


Полупроводники G ионными решетками ( dS, PbS, оксиды). Экспериментальные данные о ионных полупроводниках показывают, что в оксидах и сульфидах большей частью наблюдается следующая закономерность. Если полупроводник может обладать электропроводностью п- и >-типов, как, например, PbS, то избыток серы по отношению к его стехиометрическому составу или примесь кислорода вызывает у него дырочную электропроводность, и избыток металла — электронную. В полупроводниках с одним типом примесной электропроводности увеличение числа дырок в полупроводнике р-типа получается за счет избытка кислорода или серы, а увеличение числа электронов в полупроводнике и-типа — за счет уменьшения числа этих элементов. Из опыта известно, что выдержка Си О (дырочный полупроводник) в печи с кислородной средой ведет к увеличению проводимости, а ZnO (электронный полупроводник) — к уменьшению ее.  
[c.236]

В легированных полупроводниках количество электронов для электронных полупроводников и дырок для дырочных полупроводников может быть намного больше, чем в собственных полупроводниках. В соответствии с этим уровень Ферми в полупроводниках п-типа располагается выше, а в полупроводниках /3-типа ниже середины запрещенной зоны. Если, однако, степень  

[c.160]

Нагреем теперь контакт А до температуры Гр > Гх, оставляя контакт В при температуре Т . В нормальных металлах и электронных полупроводниках повышение температуры вызывает понижение уровня Ферми (см. формулу (3.100) и рис. 6.4). Обозначим это понижение у проводника / через — Ац , у проводника 2 через  [c.257]

Если экстракция неосновных носителей осуществляется любым обратно смещённым контактом с обеднённым ими слоем, то аффективная их инжекция возможна лишь при высокой эмиссионной способности контакта. В случае контакта металл — электронный полупроводник инжекция дырок достигается при столь большом изгибе зон вверх, что у металла валентная зона становится ближе к уровню Ферми f f, чем зона проводимости (рис. 5), т. е. там образуется инверсионный  

[c.447]

Дырочные полупроводники имеют более высокий квантовый выход Ф. э., чем электронные, что объясняется существованием приповерхностного пространственного заряда и связанного с ним электрич. поля. В электронных полупроводниках приповерхностное электрич. поле тормозит фотоэлектроны и препятствует их выходу в вакуум. Напротив, в дырочных полупроводниках электрич. поле ускоряет фотоэлектроны к поверхности и способствует их выходу в вакуум. Все эфф. фотокатоды являются полупроводниками р-типа.  

[c.366]

В объеме полупроводника возникают пары элементарных подвижных носителей электрических зарядов отрицательных — свободные электроны и положительных — дырки. Электронным полупроводником (полупроводником типа п) называется такой полупроводник, в котором концентрация свободных электронов преобладает над концентрацией дырок. Электроны в этом случае являются основными носителями зарядов, а дырки — неосновными. Донорами называются примесные атомы, которые вводятся в чистый полупроводник (пятивалентные атомы мышьяка, сурьмы, фосфора и др.) для получения избытка электронов. Дырочным полупроводником (полупроводником типа р) называется полупроводник, в котором концентрация дырок преобладает над концентрацией электронов. Акцепторами называются примесные атомы, которые вводятся в чистый полупроводник (трехвалентные атомы индия, алюминия, галлия и др.) для создания избытка дырок. Дырки в этом случае являются основными носителями зарядов.  

[c.348]

Электропроводимость германия и кремния резко возрастает, когда к ним прибавляют ничтожно малые примеси электронов пятой группы таблицы Менделеева, например сурьмы, мышьяка, фосфора, элементы имеют на внешней оболочке пять электронов. Четыре электрона входят в связь с четырьмя электронами полупроводника, а пятый остается свободным. Пятивалентная примесь называется донорной, а полупроводник, обогащенный донорной примесью, приобретает электронную проводимость типа п. На рис. 32 изображена схема образования свободного электрона при введении в кристалл германия ничтожной по количеству примеси фосфора.  

[c.45]

Это свойство запирающего слоя объясняется тем, что на границе между дырочным и электронным полупроводниками вследствие взаимной диффузии дырок и электронов образуется переходный слой, не имеющий ни дырок, ни электронов (свободных). В переходном слое возникает электрическое поле, имеющее направление от электронного полупроводника к дырочному. Это поле препятствует движению через переходный слой электронов и дырок. Если приложить напряжение такого знака, чтобы задерживающее поле в переходном слое уменьшилось или совсем уничтожилось, то дырки и электроны смогут проходить через слой и, следовательно, может проходить ток. Если же приложенное напряжение будет совпадать с направлением электрического поля, т. е. усиливать его, то ток проходить не сможет. Это свойство переходного слоя на границе полупроводников использовано для устройства выпрямителей.  

[c.44]


Возвращаясь к выражению (8.2), можно сделать заключение, что положение уровня Ферми в собственном полупроводнике приходится примерно на середину запрещенной зоны и зависит от соотношения эффективных масс электрона и дырки (рис. 8.1, а). У электронных полупроводников уровень Ферми расположен вблизи дна зоны проводимости, у дырочных — вблизи потолка валентной зоны (рис. 8.1, бив). Для электронного полупроводника в области сильной ионизации, когда количество электронов в зоне проводимости становится сравнимым с концентрацией примеси, энергия уровня Ферми определяется из соотношения  
[c.57]

Если работа выхода электрона из металла меньше работы выхода из электронного полупроводника (Ф полупроводника основными носителями заряда и тем самым создавая слой в полупроводнике с повышенной проводимостью, который называют обогащенным слоем. Энергетическая схема контакта металл — полупроводник для этого случая представлена на рис. 10.2, б.  

[c.73]

Энергетические диаграммы контакта металл — полупроводник при большой контактной разности потенциалов приведены на рис. 10.3. Если работа выхода из металла существенно больше, чем из электронного полупроводника (Ф > Ф ), то искривление энергетических зон приконтактного слоя может быть таким, как показано на рис. 10.3, а, потолок валентной зоны может приблизиться к уровню Ферми Шр настолько, что расстояние от потолка валентной зоны до уровня Ферми будет меньше, чем расстояние от уровня Ферми до дна зоны проводи-  [c.73]

Рассмотрим контакт металл — электронный полупроводник (рис. 13.1). Если напряженность внешнего электрического поля направлена так, как изображено на рис. 13.1, то прохождение электрического тока через контакт будет  [c.91]

Ферриты представляют собой керамические ферромагнитные материалы с малой электропроводностью, вследствие чего они могут быть отнесены к электронным полупроводникам с высокой магнитной ( а 10 ) и диэлектрической (ел до 10 ) проницаемостями. Они имеют прямоугольную  [c.302]

Электронные полупроводники, в которых ток осуществляется преимущественно электронами зоны проводимости, называются -полупроводниками (и-первая буква слова педа-/гЪ-отрицательный). Электронные полупроводники, в которых ток осуществляется преимущественно как бы движением дырок в валентной зоне, ведущих себя как положительно заряженные частицы, называются р-по-лупроводниками (р-первая буква слова положительный). Слово  [c.344]

Неэквивалентные долины. Термин М. п. применяют также к электронным полупроводникам с дном аоны проводимости при /г = 0 (в центре зовы Бриллюэна Г) в случае, когда в сравнительно малом энергетич. удалении от есть более высокие минимумы /(р) (М. п. с неэквивалентны1ш долинами). К таким полупро-  [c.159]

На рис. 3.4 показаны схемы разных нанокомпозитов, состоящих из различно заряженных кристаллитов. В случае схемы а в структуре представлены р- и -кристаллиты (соответственно дырочные и электронные полупроводники). Для схемы Ь характерно наличие фаз с различной  [c.49]

В полупроводниках носителями заряда, обусловливающими электрическую проводимость, являются дырки-проводимости и электроны. Полу проводник, не содержащий примесей влияющих на его электропровод1 ость называется собсгвенным полупроводии ком. Электропроводимость собствен-ио полупроводника в равновесном состоянии обусловлена как дырками проводимости, так и электронами проводимости, причем их концентрации равны. Полупроводник, электропроводность которого определяется примесями, называется примесным полупроводником. Полупроводник, электрическая проводимость которого обусловлена в основном перемещением дырок проводимости, будет дырочным нолу проводником. У электронного полупроводника проводимость обусловлена в основном электронами прО водимостн.  [c.568]

При энергетическом воздействии электроны полупроводников уходят со своего места, оставляя дырки. Проводимость, связанная с движением электронов, называется электронной проводимостью или проводимостью п (negative)-типа. Проводимость, связанная с кажущимся перемещением положительно  [c.463]

Способность кристаллизоваться у ХС значительно выше, чем у оксидных. Наименее склонны к кристаллизации AsjS, и ASs Sej. По своим электрич. св-вам ХС относятся к типичным электронным полупроводникам с дырочным механизмом проводимости. Электропроводность этих стекол (в зависимости от состава) меняется от 10 до 10 ож- -сж и превышает электропроводность многих известных кристал-лич. полупроводников (электропроводность кристаллич. селена 10 ом -см ). При переходе из стеклообразного состояния в кристаллическое электропроводность халькогенидов может увеличиваться в 10 раз. В табл. 2 приведены данные об электропроводности и спектральном распределении внутр. фотоэффекта для некоторых стеклообразных систем халькогенидов.  [c.257]

Для электрона в периодическом поле кривая E k) изображается участками разорванной параболы с искривленными концами (рис. 2.1). Эффективная масса электрона определяется отклонением кривизны этой кривой р= 72уз7ТО кривизны параболы. В середине разрешенных зон кривизны обеих кривых совпадают. Наибольшие различия радиусов кривизны наблюдаются вблизи дна и потолка каждой зоны, т. е. вблизи областей возникновения энергетических разрывов, вследствие брэгговских отражений электронных волн. Знак кривизны для состояний вблизи дна зоны такой же, как и для свободного электрона (положительный), тогда как для потолка зоны знак кривизны меняется и она становится отрицательной. Это значит, что эффективная масса становится отрицательной. Заряженные частицы с отрицательной эффективной массой в электромагнитных полях двигаются, как частицы с зарядами противоположного знака. Электроны в кристаллах, занимающие верхние энергетические уровни в не полностью заполненных зонах, двигаются, как положительно заряженные частицы. Этот квантовомеханический вывод объясняет положительное значение постоянной Холла в некоторых металлах и электронных полупроводниках. По абсолютной величине отношение т /т для электронов может быть больше и меньше единицы. В палладии, например, т 1т = 43. В висмуте имеются группы элек-  [c.53]


Способность кристаллизоваться у халькогенидных стекол значительно выше, чем у оксидных, однако она меняется в зависимости от их состава. Наименее склонны к кристаллизации АззЗз и АэзЗвз- По своим электрическим свойствам халькогенидные стекла относятся к типичным электронным полупроводникам с дырочным механизмом проводимости. Их электропроводность в зависимости от состава может меняться в широких пределах — от 10 до 10 ом слГ .  [c.207]

Примесными полупроводникшми называются такие, которые превращаются в полупро,водники при наличии в них определенных примесей. Примеси бывают двух родов одни из них отнимают от атомов кристалла электроны и прочно их удерживают (в этом случае кристалл приобретает дырочную проводимость, а электронная проводимость отсутствует), другие примеси, наоборот, легко отдают электроны (тогда кристалл приобретает электронную проводимость, но не имеет дырочной проводимости). Одно и то же вещество можно сделать и дырочным и электронным полупроводником в зависимости от рода примеси. Если в кристаллическую решетку полупроводника добавить примеси, имеющие большую валентность , чем валентность основного полупроводника, то полупроводник получает электронную проводимость или типа п (negative — отрицательный).  [c.44]

Удельная проводимость электронного полупроводника равняется сумме примесной 7 р и собственной Усоб удельной электрической проводимости  [c.64]


Полупроводники электронные — Справочник химика 21

    Роль активных центров играют нри этом электроны в зоне проводимости. В соответствии с опытом реакция ускоряется при наличии в полупроводнике электронно-донорных примесей. [c.457]

    Существуют факты, которые указывают на важную роль свободных и слабо связанных электронов катализатора в каталитической реакции. К их числу можно отнести высокие каталитические свойства переходных металлов, обладающих незавершённой -оболочкой и возможностью перехода электронов в другую электронную оболочку каталитическую активность полупроводников, электроны которых могут осуществлять переходы между уровнями заполненной и свободной зоны и уровнями примесей наблюдающийся в некоторых случаях параллелизм между каталитическими свойствами и такими свойствами веществ, как электрическая проводимость и работа выхода электрона и т. п. Влияние работы выхода электрона на каталитическую активность иллюстрирует разложение пероксида водорода на меди или никеле. Одна из стадий этой реакции состоит в диссоциации молекулы пероксида водорода  [c.360]


    Концентрация носителей на поверхности полупроводникового кристалла существенно зависит от концентрации адсорбированных в окисной пленке молекул окислителей или восстановителей, кислот или оснований, а также молекул воды и других полярных веществ. При этом молекулы кислот и окислителей увеличивают концентрацию дырок, а молекулы восстановителей, оснований, воды и других полярных веществ обогащают поверхность полупроводника электронами. [c.212]

    Когда под влиянием повышения температуры из заполненной зоны полупроводника электрон переходит в зону проводимости, на его месте в заполненной ( нижней) энергетической зоне остается вакансия— дырка . Ток в таких веш,ествах переносится как электронами, так и дырками, которые могут, вообще говоря, рекомбинировать. [c.283]

    Теория энергетических зон предусматривает еще один существенный процесс, происходящий в полупроводниках. При нагревании или освещении полупроводника электроны переходят в зону проводимости и оставляют свободные места в валентной зоне, которая оказывается частично незаполненной. Эти свободные места (под действием электрического поля). могут заполняться электронами нижележащих уровней, [c.266]

    Полупроводники. Известны два вида полупроводников — электронные и протонные полупроводники. В электронных полупроводниках истинными носителями тока являются электроны в протонных полупроводниках — протоны. Среди простых жидкостей и их растворов протонных полупроводников нет, поэтому ограничимся описанием свойств только жидких электронных полупроводников. [c.163]

    Рассеяние носителей заряда происходит и на других нарушениях решетки, например на дислокациях. Дислокацию в полупроводнике электронного типа можно уподобить линейному отрицательному заряду в виде бесконечно длинного цилиндра радиуса Я, вокруг которого имеется положительный пространственный заряд. Расчет показывает [Ю], что при рассеянии носителей заряда на дислокациях время релаксации не зависит от температуры кристалла, а определяется плотностью дислокаций Мо и скоростью ь рассеиваемого заряда, согласно выражению [c.251]

    Волновые и корпускулярные свойства света. Впервые двойственная природа микрообъектов была установлена для света. С одной стороны, для него характерны явления интерференции и дифракции, что присуще любому волновому процессу. С другой стороны, имеются факты, которые указывают на корпускулярные свойства света. К ним относится фотоэффект — явление испускания металлами и полупроводниками электронов под действием света, открытое в 1889 г. Столетовым. [c.49]

    Термоэлемент (рнс. 6) состоит из двух с различной проводимостью полупроводников — электронного (—) и дырочного (+). Они последовательно соединяются металлическими пластинами, образующими спаи. При прохождении постоянного электрического тока один из спаев охлаждается и имеет температуру а другой — нагревается и имеет температуру Т . При [c.14]


    При регулярном расположении атомов в цепочке или в кристалле электронные энергетические уровни образуют зоны, заполненные электронами в соответствии с принципом Паули. У проводников (металлов) свободная зона, зона проводимости, непосредственно примыкает к заполненной. У диэлектриков разность энергий заполненной и свободной зон весьма велика. Электронные полупроводники занимают промежуточное положение, у них расстояние между зонами имеет величину порядка тепловой энергии кТ, и, следовательно, нагревание может сообщать полупроводнику электронную проводимость. Ее зависимость от температуры выражается формулой [c.109]

    Полупроводники обладают проводимостью, отличающейся от валентной, энергетическим уровнем порядка кТ, где к — константа Больцмана. При возрастании температуры полупроводника электроны в нем лег-I че передвигаются и сопротивление [c.34]

    Способность металлов испускать электроны под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом. При освещении веществ, являющихся изоляторами и полупроводниками, электроны не могут покинуть поверхность вещества, но они получают энергию, достаточную для отрыва от атомов и передвижения внутри вещества. Возрастание проводимости изоляторов и проводников при освещении их светом называется внутренним фотоэлектрическим эффектом. [c.42]

    Пока образование и дальнейшее превращение заряженного переходного комплекса не нарушают частных электронных равновесий в твердом теле и на его поверхности и не требуют локализации на каких-то специальных элементах структуры или на дефектах определенного типа, равновесная концентрация переходных комплексов Х+ или Х не должна зависеть от пути их образования и совершенно не важно, какие формы, имеющиеся в полупроводнике — электроны валентной полосы, дырки этой полосы, электроны полосы проводимости и т. д., фактически пере- дают свой заряд частицам, образующим переходный комплекс, который может представлять заряженную молекулу, атом, продукт ассоциации и т. д. [c.17]

    В соответствии с такой классификацией каталитических процессов катализаторы также разделялись на две большие группы 1) катализаторы-проводники электрического тока, т. е. металлы и полупроводники, электроны которых принимают активное участие в окислительно-восстановительных реакциях 2) ка-тализаторы-непроводники, т. е. ионные кристаллы, ионные аморфные тела (гели) без свободных носителей тока в -объеме. Электропроводность этих тел может быть ионной, но она заметно проявляется лишь при высоких температурах, которые не достигаются в катализе. Катализаторы -второго рода пригодны для тех же реакций, которые катализируются кислотами в случае гомогенного катализа. [c.213]

    Нри возбуждении диэлектрика или полупроводника электрон с некоторого уровня е валентной зоны может перейти на уровень г) зоны проводимости. Разность энергий [c.66]

    В зависимости от природы электрода и реакции в электрохимической реакции на полупроводниковом электроде могут участвовать электроны из зоны проводимости (в дальнейшем электроны ), из валентной зоны ( дырки ) или те, и другие. Концентрация неосновных носителей в полупроводниках (электронов в полупроводниках р-типа или дырок в полупроводниках п-ти-па) всегда намного меньше концентрации основных носителей и тем более концентрации электронов в металлах. Поэтому специфические особенности реакций на полупроводниковых электродах выражены более резко при участии в них неосновных носителей. [c.294]

    Между металлом и полупроводником имеется, однако, существенная разница. В случае полупроводника электроны и дырки возникают в результате возбуждения примесных центров или дефектов и число их ограничено. Оно может быть во много раз меньше общего числа катионов. [c.193]

    Промежуточное место между металлическими проводниками и изоляторами занимают полупроводники, к которым относятся металлоподобные металлоиды, как кремний и германий, и многие химические соединения. В атомах полупроводников электроны свя- [c.613]

    Теория энергетических зон предусматривает еще один существенный процесс, происходящий в полупроводниках. При нагревании или освещении полупроводника электроны переходят в зону проводимости и оставляют свободные места в валентной зоне, которая оказывается частично незаполненной. Эти свободные места (под действием электрического поля) могут заполняться электронами нижележащих уровней, а вновь освобождающиеся места — электронами еще ниже расположенных уровней. Таким образом, свободное место, получившее название дырки , может перемещаться в кристаллической решетке полупроводника в направлении, противоположном перемещению электрона. В действительности движение дырки — это перемещение [c.245]

    Объяснение термоэлектронной эмиссии оксидных катодов на основе зональной теории полупроводников. Электронная теория металлов Зоммерфельда, хорошо объясняющая количественно термоэлектронную эмиссию из металлов, не учитывает наличия кристаллической решётки металла, а также наличия иных электронов, кроме электронов проводимости. [c.45]

    Интересно сравнить этот рисунок с рис. 4.5, на котором изображены аналогичные графики для нестехиометрического полупроводника. При сравнении бросается в глаза аналогичный ход прямых для доминирующих заряженных дефектов в каждой из различных областей давлений I—III. Существенное отличие обоих типов нестехиометрических соединений наблюдается только в области I, прилегающей к стехиометрическому составу. Здесь оба соединения имеют различный тип доминирующих собственных дефектов полупроводник —электронные дефекты, ионный кристалл — ионные. В областях же II и III при больших откло- [c.155]


    Избыточные по отношению к стехиометрическому составу атомы элементов, из которых построена решетка, в зависимости от их природы являются либо донорами, либо акцепторами электронов. Если полупроводники представляют собой соединение металла с металлоидом (окислы, сульфиды), то избыток атомов металлов создает в полупроводнике электронную проводимость, избыток атомов металлоидов—дырочную проводимость. [c.456]

    О.ЛЯ границы полупроводник (электронный)—электролит. [c.157]

    Отмеченные выше свойства электрохимических систем впервые были объяснены в 1887 г. Аррениусом при использовании (в дальнейшем экспериментально вполне подтвержденной) гипотезы о том, что электролиты в водных растворах диссоциируют на электрически заряженные ионы. Поэтому электрохимические системы можно определить также при помощи утверждения, что в них при прохожде. НИИ тока происходит перенос заряда ионами, в то время как в металлах и полупроводниках — электронами. [c.239]

    На границе электроны из л-полупроводника переходят в р-по-лупроводник, в результате этого обе фазы вблизи границы лишаются носителей электричества (п-полупроводник электронов, р-полупроводник дырок). Если .наложить внешнее поле таким образом, чтобы д-полупроводник был заряжен положительно относительно р-полупроводника, то, как и в рассмотренном выше случае границы металл—полупроводник, сопротивление контактного слоя В озрастает и ток будет запираться . [c.521]

    Как отмечалось в гл. 17, электроны в атомах движутся со скоростями, составляющими заметную долю от скорости света. Следовательно, для описания атомных систем необходимым оказалось одновременное привлечение и квантовой механики, и теории относительности. Слияние двух важнейших разделов механики привело к рождению квантовой теории электромагнитного поля—кван-тпвой электродинамики. Олин из важнейших выводов квантовой электродинамики — представление о двойственной природе быстродвижуи ихся микрообъектов, которые проявляют себя и как частицы корпускулы), и как волны. Такая двойственная природа впервые была установлена для света. Разрабатывая теорию света, ученые первой половины XIX в. доказали, что он представляет собой электромагнитные колебания и проявлениями его волновой природы являются преломление, интерференция, дифракция и др. Однако с позиций волновой природы не удавалось объяснить открытый в 1889 г. А. Г. Столетовым фотоэффект (испускание металлом или полупроводником электронов под действием света). Считалось, что энергия электромагнитных колебаний накапливается постепенно, по мере поступления, между началом освещения и моментом вылета электрона должно проходить длительное время. Опыт же показывал, что фотоэффект можно наблюдать в момент освещения металла. [c.201]

    При фотовозбуждении полупроводника электроны валентной зоны, поглотив кванг света, переходят в зону проводимости, оставляя в валентной зоне положительно заряженные дырки. Электроны проводимости и дырки могуг вступать в электрохим. р-ции, соотв. катодные и анодные, обусловливающие фототок. Скорость р-ций и, следовательно, фототок увеличиваются с концентрацией фотогенерир. электронов и дырок (см. Электрохимия полупроводников). [c.185]

    В твердотельном детекторе используется процесс образования в полупроводнике электронно-дырочных пар при попадании в него электронов с высокой энергией. Электронная структура полупроводника включает незаполненную зону проводимости, разделенную запрещенной зоной от полностью заполненной валентной зоны. Когда электроны с высокой энергией испытывают неупругое соударение, электроны переходят в зону проводимости, где они могут свободно перемещаться, оставляя на ста-)ых местах в валентной зоне дырки, которые также могут пе-земещаться под действием приложенного поля (рис. 4.20) 85, 86]. Предоставленные сами себе свободный электрон и дырка в конечном итоге рекомбинируют. Приложенным полем электрон и дырка могут быть разделены. Это поле может быть [c.129]

    Миогочисленные исследования электронных свойств твердых катализаторов показали, что электроны, принадлежащие разным ионам, могут быть обобществлены (зонная модель). Передвижение электрона по решетке обусловливает проводимость твердого тела. В полупроводниках электрон перескакивает из валентной зоны или с энергетического уровня примеси, в1веденной в полупроводник, в зону проводимо сти. Создание разнообразных дефв1К-тов в решетке способствует образованию не одиночных энергетических уровней, а узких зон, в которых транспортирование электрона облегчено. [c.147]

    Р=1 тор. Если рассматриваемый полупроводник — электронный, то при Р=0 уровень Ферми на поверхности смещается на AFs=kT при смещении ypoBHHI p на AF р +ЮА Г. При смещении же уровня Ферми в объеме вниз на 20 кТ, 10-5 кТ. [c.152]

    V2O5 — полупроводник электронного типа. Электропроводность его быстро растет с повышением температуры. При 100° С удельная электропроводность а 1,27- 10 ом -см . Особенно резкое возрастание электропроводности наблюдается при образовании следов низших окислов во время восстановления [297]. [c.542]

    Как и в металлах, в полупроводниках электроны занимают определенные энергетические уровни (рис. 5), но в полупровюяраике зона, занятая электронами, и зона, свободная от них, расположены не вплотную друг к другу, а на определенном расстО ЯНии. Это расстояние названо запрещенной зоной . Под этим термином подразумевается, что в такой зоне не могут находиться электроны. [c.15]

    Полное представление о том, что понимают под электронным фактором в адсорбции и катализе на полупроводниках, уже было дано в предыдущей главе. В разд. 5.2.4.1 говорилось, как происходят различные электронные перегруппировки после адсорбции на полупроводниках р- и и-тинов и как каталитическую активность полупроводниковых окислов можно интерпретировать на основании данных о свойствах точечных дефектов, существующих в таких твердых телах (разд. 5.3.2) или на основании представлений теории Волькенштейна (или электронной теории разд. 5.3.3). В разделе 5.3.2.3 обобщены данные о некоторых современных методах оценки каталитической активности полупроводников. Напомним, что для полупроводников электронный фактор и роль дефектов кристаллической решетки в катализе являются в большей или меньшей степени синонимами. [c.271]


Электронно-дырочный переход

десять минут назад я говорил о том что именно благодаря тому что в полупроводнике можно создавать отдельно электронную проводимость то есть добавляет донор ную примесь примесь валентностью больше валентности матрицы мы можем добиваться того что количество свободных электронов гораздо больше количество свободных дырок и мы можем создавать полупроводники с дырочной проводимостью в которых в основном носителями заряда являются свободные дырки благодаря вот этому замечательному свойства полупроводников можно создавать различные полупроводниковые приборы и вот сегодня мы познакомимся с одним из таких приборов он называется полупроводниковый диод но в основе работы этого полупроводникового диода лежит так называемый электронно-дырочный переход это контакт 2 полупроводников с различным типом проводимости итак тема урока электронно-дырочный переход переход . полупроводниковый диод полупроводниковый диод запишем определение электронно-дырочный переходом называется электронно-дырочный переходом называется контакт 2 полупроводников с различным типом проводимости электронно-дырочный переходом называется контакт 2 полупроводников с различным типом проводимости контакт 2 полупроводников с различным типом проводимости электронный дырочный переход для краткости обозначают так п.н. переход или np переход это это допускается если контакт приведены два полупроводника одного сорта например кремний и кремний п кремний n cream то такой переход называется homo переход гoлeмa переход например конан силициум п силициум а если это контакт двух разных полупроводников то это называется гетеро переход ну например н кадмий с.п. club room 2 как мессы купрум 2 с это электронный полупроводник подмес и купрум 2 с дырочный полупроводник вот вами будем работать с дома переходом то есть в качестве образцового учебного полупроводника будем использовать кремы давайте договоримся о таких определениях о таких обозначениях электроны в.н. полупроводники и хоть больше чем дырок поэтому они называются основные носители основные носители заряда или же дырки в.п. полупроводники это тоже основные носители заряда то есть и которых больше по концентрации и наоборот дырки в крен полупроводнике или электронный в полупроводнике их называют неосновные носители заряда неосновные носители заряда вот такая терминология используется физики полупроводников и вот давайте сейчас с вами попробуем привести вконтакт полупроводник кремний n-типа и кремний p-типа вот у нас есть n полупроводник и п полупроводник мы их приводим соприкосновение посмотрим что будет на границе сразу заранее хочу сказать на практике такое никогда не делается почему потому что поверхность это очень дефектная область кристалла здесь практически разрушена кристаллическая решетка поэтому поверхность полностью нарушает работу pn-перехода из-за наличия здесь огромного количества дефектов они тоже очень сильно влияют на проводимость полупроводника поэтому на самом деле делается по-другому берется кусочек полупроводника с одной стороны создается по проводимость с другой н проводимость так что такого вот контакта нет существует граница который называется металлургическая граница но она проходит без нарушения целостности кристаллической решетки и так приведем в соприкосновения п кремний и n cream и посмотрим что будет сейчас мы тут будем рисовать довольно много вот кусочек полупроводника одного типа проводимости вот кусочек полупроводника другого типа проводимости ну например пускай слева будет p область п полупроводник а справа н полупроводник теперь здесь много свободных дырок дырки я буду изображать вот такими кружочками здесь свободных электронов очень много дырок практически нет свободных свободные электроны будем изображать вот такими точками на графике ниже я буду рисовать зависимость концентрации свободных электронов и свободных дырок от координаты которые отсчитывается вдоль вот вдоль x x а здесь мы будем откладывать концентрацию свободных электронов и свободных дырок n и p чтобы не путаться концентрацию свободных дырок они заряжены положительно и буду рисовать красный мелком концентрацию свободных электронов белый и так в p области свободных электронов мало они являются неосновными носителями поэтому их концентрация мало вот в n области электроны являются основными носителями поэтому их концентрация велика что касается дырок тут все наоборот в p области дырки являются основными носителями их концентрации вели квн области они являются не основными носителями их концентрация мало и так это у нас нпп и внизу еще один график изобразим а именно зависимость удельного сопротивления материала от положения в пространстве от координаты x в p области удельное сопротивление мало потому что здесь много свободных носителей заряда дырок в n области удельное сопротивление мало потому что здесь много свободных носителей заряда электронов значит удельное сопротивление и там и там низкая и график будет выглядеть вот так теперь приведем в соприкосновение n и p полупроводник сформируем pn-переход вот по и полупроводник вот м полупроводник это прн а вот эта граница ее принято называть физики полупроводников металлургическая граница металлургическая граница внизу заготовим графики зависимости концентрации свободных носителей заряда от координаты x и удельного сопротивления код координаты x вот металлургическая граница ну что же давайте подумаем что будет происходить когда мы приводим соприкосновения p и n полупроводник что у нас происходит здесь много свободных электронов здесь их нет когда мы предоставляем возможность свободным электронам двигаться сюда они начинают двигаться под действием к чего под действием явление которое называется диффузия ведь эти частички движутся хаотически вероятность того что они передвинуться вправо и влево одинаково и вот когда они попадают сюда они движутся вправо ну тут их мало и поэтому их концентрация резко увеличивается раньше их тут практически не было а влево если они движутся ничего интересного не происходит потому что здесь и так много электронов и так происходит диффузия электронов в по область но что происходит дальше эти электроны занимают вакантные места в валентных связях этот процесс называется рекомбинация в результате исчезает и электрон и дырка и здесь у нас нету ни электрона не дырки потому что электрон занял место дырки и поэтому там нейтральное образ и здесь нету ни электронной дырки но насчет нейтральной области я погорячился п полупроводник нейтрален когда сюда пришли электроны тут же еще есть примесь донор на и или акцепторной которая создает электрический заряд что же получается когда в нейтральный полупроводник по типа пришел электроны то здесь образовалась область отрицательного заряда которую принесли с собой диффундировал she электроны отсюда они ушли здесь образовалась область положительного заряда теперь здесь электронов нет здесь есть положительный заряд доноров здесь дырок нет и электронов тоже нет из положительный заряд акцепторов электроны дальше диффундировать не могут точнее те электроны что сюда про диффундировать их электрическим полем уносит обратно то есть тут возникает внутреннее электрическое поле направлено я вот так и внутренние она мешает электроном двигаться влево а дыркам двигаться вправо ест это с одной стороны с другой стороны здесь возникает электрические заряды поэтому эта область получила название область пространственного заряда появление области пространства заряда препятствует дальнейшей диффузии электронов кстати можно также говорить и о диффузии дырок она тоже препятствует областью пространственного заряда теперь с точки зрения концентрации дырки вдали от металлургической границы вот здесь никак не заметили наличие вот этой области поэтому их концентрация какой было такое осталось но здесь дырки исчезли потому что они проще комбинировали с электронами эти места вакантные места заняты электронами поэтому концентрация дырок упала резко здесь дырки являются неосновными носителями их концентрация такая же как здесь п здесь у нас and hit tv что касается электрон вдали от металлургической границы концентрация электронов не изменилось ну отсюда же они ушли значит их концентрация уменьшилась вот так н.н. здесь в результате появилась область в которой мало свободных электронов и мало свободных дырок что можно сказать об удельном сопротивлении материалов в этой области она стала выше потому что чем больше носителей заряда тем удельное сопротивление меньше и зависимость удельного сопротивления от координаты стала другой вот такой вот этот слой от куда ушли носители заряда называется обедненный слой давайте здесь я покажу вот граница обедненного слоя обедненный слой удельное сопротивление объединенного слоя большое больше гораздо чем удельное сопротивление вдали а теперь следующий шаг давайте мы к вот этому pn-перехода подключим 2 контакта слева и справа и присоединяемых к источнику тока то есть создадим еще дополнительно электрическое поле с помощью внешнего источника тока здесь у нас будет еще два рисунка похожих на эти и так вот pn-переход это металлургическая граница этапа область это н область теперь мы сюда подадим напряжение от внешнего источника который был нарисовать сверху вот причем давайте мы к п полупроводник у приложим отрицательный полюс источника тока а к н полупроводник у положительные то есть сюда минус сюда плюс и посмотрим как это отразится на распределение концентраций и на удельном сопротивлении заготавливаем графике здесь будет n и p здесь будет x на этом графике будет x а здесь удельное сопротивление ро при рисую везде 0 и чтобы андрей мне не делал замечание ну что ж давайте посмотрим что будет происходить внутреннее поле направлено было вот так внутреннее поле внутреннее поле препятствовала переходу электронов из n-области в.п. но теперь мы создали еще и внешнее поле это не внутренние а дополнительное внешнее поле направлено туда же от положительного полюса к отрицательному значит теперь переходу электронов отсюда сюда препятствует не только внутреннее поле но и внешне в результате оказывается что обедненный слой расширяется можно сказать так положительные заряды на контакте как бы притягивают к себе электроны с этой стороны отрицательные заряды на этом контакте притягивают в дырки и наоборот отталкивают электроны что в результате оказывается обедненный слой расширяется концентрация дырок если раньше она снижалась только внутри вблизи металлургической границы теперь она снижается уже на большем расстоянии и картина выглядит вот так металлургическую границу проведем пунктиром вот как будет выглядеть график зависимости концентрации это концентрация электронов эта концентрация дырок а как же будет распределена теперь удельное сопротивление здесь вдали от металлургической границы удельное сопротивление низкая потому что тут много свободных дырок что но мало но как только мы достигли вот эта граница обедненного слоя удельное сопротивление начала резко расти потому что здесь нет ни электронов не дырок здесь она снова упала вот как поведет себя удельное сопротивление вот обедненный слой он расширился обедненный слой расширился значит этот участок имеет теперь очень большое сопротивление и в результате тока через этот pn-переход благодаря большому сопротивлению обедненного слоя ибо здесь нет свободных носителей заряда это прямо диэлектрика такой слой диэлектрика ток через эту структуру будет очень мал токмо у такое включение pn-перехода называется обратно и включение обратно и включение обратно и включение а теперь то же самое повторим но изменив верность включение батарея здесь внешнее поле обозначим буквой e теперь изменим полярность включения батареи снова рисуем pn-переход металлургическая границу p область н область внутреннее поле вот я внутренние теперь на p область подаём положительный потенциал от источника тока плюс на n область отрицательный здесь у нас плюс вот так что происходит что происходит в этом случае внешнее поле направлено вот в эту сторону от положительного полюса к отрицательно заготавливаем графики ntp 0x здесь x удельное сопротивление rock раньше внешнее поле была направлена туда же куда и внутренне и она не пускала электроны в дырочку you область и поэтому электроны сюда не проникали теперь же электроны проникают в и вследствие диффузии здесь их много здесь их мало все равно что здесь у вас например открыто банка с духами да здесь нету запах пошёл влево только тут вместо молекулы запаха как говорят маленькие дети электроны они диффундируют сюда рекомбинируют с дырками но дырки же подходят и тоже свободны и носители заряда и вот с этой стороны идет диффузионный поток дырок с этой стороны идет диффузионный поток электронов и ничто ему не препятствует потому что внутреннее поле уничтожено внешним полем в результате устанавливается ток большой силы и такое включение называется прямое включение ток велик давайте посмотрим что происходит с концентрациями вот металлургическая граница теперь электроны свободно проникают в по область и поэтому их концентрация распределена вот так дальше они понятное дело рекомбинируют занимая местах дырок взаимно уничтожая с дырками но это происходит уже здесь в p области дырки диффундируют вот сюда это электроны это дырки п в результате ни в одном из участков pn-перехода нет области где не хватает носители заряда объединенная область исчезла обедненный слой не образуется он исчез поэтому удельное сопротивление везде маленькая 1 маленькая удельное сопротивление налоги сама сопротивление всего прибора в целом то есть через него течет большой ток такое включение как я уже говорил называется прямым прямое включение прямое включение итак мы с вами получили полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью то есть pn-переход можно использовать в качестве выпрямителя прибора с односторонней проводимостью если мы измерим вольт-амперную характеристику такого прибора pn-перехода она имеет примерно такой вид по вертикали мы откладываем силу тока по горизонтали напряжение здесь ноль здесь напряжение положительному значению напряжения будет соответствовать прямое включение отрицательному будет включение обратно и вольт-амперная характеристика если измерить имеет вот такой вид примерно вольт-амперная характеристика п.н. или н.п. перехода здесь ток велик то есть сопротивление в прямом направлении мало сопротивление в обратном направлении велико вот этот ток небольшой обратный ток он в десятки тысяч раз меньше чем прямой ток и обусловлено наличием неосновных носителей в этих областях то есть здесь кроме дырок все-таки немножко свободных электронов есть неосновные носители их присутствие делает это ток отличным от нуля вакуумном диоде тут ток вообще нет не тек бы это вид называется прямая ветви вольтамперной характеристики это вид называется обратный оветт обратный вид ну теперь как можно реализовать вот эту идею на практике во первых я говорил уже о том что просто так привести в контакт 2 полупроводника разного типа нельзя нужно в одном кристалле создать p и n области делается это например следующим образом вот сейчас мы изобразим как устроен реальный полупроводниковый диод полупроводниковый диод состоит из этой один из многих вариантов на самом деле полупроводниковый диод состоит из металлической подложке к которой припаяна вот такая пластинка кремния с n типа проводимости н силициум припаяна снизу идет проводник вывод полупроводникового диода вывод теперь нам надо создать область по типа для этого нам надо ввести акцепторы к акцептором относятся примеси у которых валентность меньше чем у матрицы то есть 3 валентные элементы это может быть я уже говорил алюминий это может быть галей это может быть индии технологически удобнее всего пользоваться in den у него температура плавления такая удобная для технологических операций и вот поступают следующим образом напаивают сверху каплю индия металлического индия индии трёхвалентной если это все нагреть и долго подождать то атомы и не диффундируют внутрь н кремния и можно дождаться такой ситуации когда концентрация акцепторов превысит концентрацию доноров и тогда произойдет то что называется компенсации полупроводника то есть акцепторов станет больше чем доноров и полупроводник вот здесь которой до того как энди сюда диффундировал было электронным станет дырочный здесь у нас теперь п кремний самое главное сделано вот это пунктиром показан электронно-дырочный переход теперь здесь нужно напаять проволочку электрический контакт закрыть это все в корпус металлический корпус сюда впаять стеклянный изолятор стеклянный изолятор сюда вставляется проводник такой довольно твердый который соединяется вот с этим проводником идущим кэнди и дальше идет выводах вы вот-вот устройство типичного полупроводникового диода если это p область то если мы подадим сюда положительное напряжение то диод будет включён в прямом направлении смотрите на p область плюс на n область минус даст вам прямое включение значит p область вверху и но область внизу если вы сюда подключить и положительный вывод источника тока сюда отрицательный диод будет хорошо проводить и изобразить такой идиот на схеме изображают так уйдет на схеме вот таким образом вот его устройство вот его условное обозначение ток через такой диод может течь в направлении указываемый вот этим треугольником как стрелкой то есть прямой ток течет вот так значит сюда надо подавать плюс к сюда минус от источника тока грубо говоря поэтому стрелочка вот этот треугольничек называется анод диода а вот этот электрод называется катод нарисовали теперь то что я вам рассказал это лишь одно применение диодов на практике а именно он используется в полупроводниковых выпрямителях он маленький я вам покажу фотографии в конце но при этом он способен пропускать очень значительные токи то есть по сравнению с вакуумным диодом это прорыв не нужно никаких цепей накала ничего но на самом деле диоды такие могут использоваться и в других целях посмотрите допустим вы включили pn переход в обратном направлении вот так здесь область в которой нет носителей заряда свободных потому что их так скать растащило полем внутренним и полем батареи но ведь их здесь можно создать сделайте окошко и осветите светом полупроводниковый материал в нем начнут рождаться свободные электроны и дырки потому что энергия светового излучения пойдет на то чтобы освободить электроны в результате этого возникнут область вот это в которой есть генерирование светом электроны их так и называют фото электроны и генерирование светом дырки они по детям этого электрического поля тут же уйдут в контакты и в цепи потечёт ток то что я рассказал называется фотодиод фотодиод бывают фоторезисторы там просто используется то что под действием света образуются свободные носители заряда но фотодиод гораздо более чувствителен он способен регистрировать гораздо меньше световые потоки а теперь рассмотрим вот эту схему посмотрите что здесь происходит электроны и дырки движутся навстречу в результате электрон занимает место валентной связи так сказать возвращается домой там его энергия меньше чем в свободном состоянии меньше на величину которой я называл ширина запрещен зоны эта энергия может высвобождаться разными способами самый тривиальный способ просто нагревается диода но оказывается можно подобрать такие полупроводники и так грамотно их обработать что энергия которая выделяется при рекомбинации пойдет на световое излучение и вы получите прибор который называется светодиода более того специальными ухищрениями нанесением 2 отражающих поверхностей можно заставить свет который генерируется светодиодов светодиодом гонять туда-сюда между этими двумя отражающими поверхностями и можно создать такую ситуацию к сожалению школе мы об этом поговорить час не сможем когда возникает лазерное излучение то есть когда диод начинает излучать так как излучает радиопередатчик радиоволны совершенно правильный узко направленный луч строго определенной длины волны слов срока определенной частоты это лазерные диоды лазерные указки то есть из этого колоссальное развитие возможно и в заключение хочу вам показать какие бывают полупроводниковые приборы не затрагивая еще пока приборов у которых больше чем два вывода из не затрагивая транзисторов об этом мы поговорим завтра давайте посмотрим какие бывают полупроводниковые приборы именно с двумя выводами вот это фотография терморезисторов то есть это просто образцы полупроводников которые имеют все более низкое сопротивление с повышением температуры еще прибор вот это фоторезистор вот эти значки это на самом деле контакты вот это один контакт вот это 2 а вот такая змея образная система сделана для того чтобы увеличить площадь поперечного сечения проводника это желтый полупроводника это скорее всего сульфид кадмия он довольно высоко умный и поэтому чтобы фоторезистор имел не слишком большое сопротивление нужно сделать длину проводника как можно меньше а поперечное сечение проводящий области как можно больше вот это различные выпрямительные диоды вот вот тот диод который я сейчас показываю я его схему на рисовал на доске это более современный диод вот эти диоды маломощные но они зато могут использоваться для выпрямления высокочастотных токов вот это тоже маломощный но высокочастотный диод а вот это мощные диоды они способны работать при токах там до 10 ампер следующая картинка полупроводниковый диод уже такое довольно мощный ну вот до 200 29-го это примерно такой как я нарисовал до 9 это высокочастотный диод а вот это в к 200 это мощный диод вы видите вот тут вот полупроводниковой у структуру тут даже есть какие-то пояснительные надписи вот 5 эта пластинка и индия так 6 эта пластинка кремния вот тут вот между идеями кремнием формируется полупроводниковый pn-переход о котором я говорил сверху 4 контактная пластина вместо она дополняет пластину индия обеспечивает хорошее электрические контакты вот такой вот мощный гибки проводник токи которые можно пропускать через способен выпрямлять это диод судя по названию вы коты ест 200 это 200 ампер то есть это и не снилась вакуумным диодов вот это он как выглядит в натуре такой вот диод вот то что вы видите здесь это радиатор дело в том что здесь в при прямом включении выделяется тепло не свет как в светодиоде а тепло и нужно его отводить если диод не охлаждать он может выйти из строя например тот же самый индии может расплавиться а вот это фотодиод о которыми тоже рассказывал видите окошечко через который можно освещать pn переход и там рождаются носители заряда которые обеспечивают только перенос а вот это целая семейка светодиодов цвет свечения зависит от того какого ширина запрещенной зоны того или иного полупроводника вот если взять арсенид гарри или алюминий галей arsenicum вот такие сложные полупроводники оказывается в зависимости от того сколько какого компонента вы добавляете при создании полупроводника ширина запрещенной зоны меняется и меняется цвет то есть длина волны излучения которое испускается светодиодом ну и вот его внутреннее строение вы видите в основном он состоит из вот этих двух мощных контактов а само сердце диода она крошечная вот собственно сам полупроводниковый диод здесь вот здесь такая отражающая полость reflect ивкович виде да потом вот этот вот проводник который подводит электрический ток к светодиоду он здесь вот приварен контакту сверху из эпоксидной смолы линзочка все это пластик прозрачный запрессованы вот анод сюда надо подавать положительное напряжение вы попадаете тогда на p область катод подключается к n области светодиоды нужно включать в прямом направлении и наконец и наконец лазерный диод что там внутри не видно но видно хорошо что вот эта массивная медная подложка она используется для охлаждения лазерные диоды также как и светодиоды они все-таки греются для того чтобы они не перегревались важно его хорошо охлаждать вот из этого отверстия бьет лазерный луч три ножки скорее всего две из них соединены между собой это просто сделано для того чтобы этот диод крепился надежно то чтобы он не болтался на двух ножках он будет шататься на 3 он надежно закреплен вот такие бывают только полупроводниковые приборы с двумя выводами диоды выпрямительные диоды светодиоды фотодиоды термисторы но это не диоды на все равно фоторезисторы светоизлучающие диоды и лазеры так что мир полупроводниковой электроники очень богатым и только тока к нему пока прикасаемся на сегодня все отдыхаем над

Билет 3 Вопрос 2

 

Полупроводники.

Общие представления

К полупроводникам относят вещества, в которых в равновесии при температуре Т=0 заполненные электронные со­стояния отделены от незаполненных запрещенной зоной с шири­ной, меньшей 3 эВ. При большей ширине запрещенной зоны ве­щество относят к диэлектрикам, хотя иногда и называют широкозонным полупроводником. Последняя заполненная электронная зона называется валентной, а первая незаполненная зона — зоной проводимости. Ширина запрещенной зоны Eg — это разница энер­гий электронных состояний, отвечающих минимуму энергии в зоне проводимости и максимуму энергии в валентной зоне, соот­ветственно.

Если эти состояния отвечают одному и тому же значению волнового вектора (рис.20 а) то щель (запрещенная область энер­гий) называется прямой (d), а если разным значениям (рис.20 б), то непрямой (i).

Ниже приведена таблица, характеризующая тип щели для наиболее часто встречающихся полупроводников:

 

 

Полупроводник

Еg(3B)

Тип щели

при Т=0 К

при Т=300 К

Si

1,17

1,14

i

Ge

0,74

0,67

i

InSb

0,23

0,18

d

GaAs

1,52

1,43

d

PbTe

0,19

0,30

d

Алмаз

5,4

i

 


 

Концентрация собственных носителей заряда

 

При Т=0 в равновесии носители заряда (далее НЗ) в идеаль­ном полупроводнике отсутствуют, и его электропроводность рав­на нулю. При Т≠0  некоторое количество электронов возбуждает­ся тепловым образом из валентной зоны в зону проводимости. При переходе одного электрона возникает пара квазичастиц: электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне, которые являются НЗ и называются собственными НЗ.

Электронные возбуждения сосре­доточены в полосе энергий шириной порядка Т вблизи дна зоны проводимости, а дырочные возбуждения в такой же полосе вбли­зи потолка валентной зоны.

Плотность электронных состояний вблизи дна зоны проводимости имеет следующий вид для ε >Еg:

 

Найдем концентрацию электронных возбуждений при температуре Т по формуле:

 

 

где F0(ε) — функция распределения Ферми-Дирака.

Получившийся интеграл представляет собой гамма-функцию от аргумента 3/2 и равен . Следовательно:

Концентрация дырок:

Перемножая ne и nh, получим выражение, справедливое в равновесном состоянии и для легированного полупроводника:

 

 

 

 

 

 

При комнатной температуре:

в германии и в кремнии, соответственно.

 

Для собственных НЗ справедливо условие электронейтраль­ности ne=nh

Нельзя создать отдельно электрон или дырку. При тепловом воз­буждении рождается электрон-дырочная пара.

Значение химпотенциала:

 

Таким образом, при Т=0 уровень Ферми в собственном по­лупроводнике (в полупроводнике с преобладанием собственных НЗ) расположен посередине запрещенной зоны. С ростом темпе­ратуры он сдвигается к той зоне, в которой эффективная масса носителей меньше.

 

Примесные носители заряда

 

Пусть теперь в полупроводник введен донор, то есть при­месь замещения, обладающая большой валентностью: например в четырехвалентный германий или кремний — пятивалентная при­месь мышьяка. Четыре электрона из пяти, присутствующих на внешней незаполненной оболочке атома примеси, образуют кова­лентные связи с ближайшими атомами матрицы. Оставшийся пя­тый электрон в основном состоянии локализован на примеси и не является носителем заряда. Однако оторвать его от примеси и сделать делокализованным, то есть описывающимся блоховской волновой функцией, значительно проще, чем разрушить кова­лентную связь и высвободить электрон из нее.

На языке энергетической диаграммы (рис. 21 а) это означает, что энергетический уровень электрона на примеси лежит в за­прещенной зоне, и разность энергий между дном зоны проводи­мости и этим уровнем с энергией ε d меньше (а иногда и сущест­венно меньше), чем ширина запрещенной зоны. При возбуждении электрона с примесного уровня в зону проводимости возникает НЗ — электрон, а донор из нейтрального становится положительно заряженным. Такой НЗ называется примесным.

Если же мы введем в кристалл акцептор, то есть примесь за­мещения с меньшей валентностью, например, трехвалентный индий в кристалл германия или кремния, то возникнут только три ковалентные связи с ближайшими атомами матрицы. Для образования четвертой ковалентной связи не хватает электрона. Поэтому примесь готова принять электрон, отобрав его у атома матрицы.

 

 

На энергетической диаграмме (рис. 21 б) это можно изобра­зить следующим образом: незаполненный уровень акцептора с энергией εа расположен внутри запрещенной зоны, и возбудить электрон из валентной зоны на этот уровень значительно проще, чем в зону проводимости. При таком процессе в валентной зоне возникает НЗ — дырка, а акцептор становится отрицательно заря­женным.

Таким образом, в полупроводнике, который содержит доно­ры или акцепторы, имеются и собственные, и примесные НЗ. По­скольку для создания примесного НЗ требуется меньшая энергия, в области низких температур преобладают примесные носители (примесный полупроводник).

С ростом температуры могут начать преобладать собственные НЗ. Полупроводник из примесного мо­жет стать собственным. Характерная температура перехода зави­сит от концентрации доноров (акцепторов), положения примесно­го уровня и ширины запрещенной зоны. Она может оказаться больше комнатной (и даже температуры плавления полупровод­ника). Нас интересует, какой тип носителей преобладает в рабо­чем диапазоне температур. Если преобладает примесные НЗ элек­тронного типа, то полупроводник называют полупроводником п – типа, а если примесные носители дырочного типа — то полупро­водником р – типа.

Условие электронейтральности в присутствии доноров и (или) акцепторов имеет следующий вид:

Где Ndион и Nаион концентрации ионизованных (заряженных) доноров и акцепторов, соответственно.

При Т=0 уровень Ферми расположен посередине между донорным уровнем и дном зоны проводимости (рис. 21 а), а с ростом температуры он сдвигается вниз к середине запрещенной зоны. Подставляя значение μ, находим концентрацию примес­ных носителей в полупроводнике n – типа

Таким образом, при Т=0 уровень Ферми расположен посередине между акцепторным уровнем и потолком валентной зоны (рис. 21 б), а с ростом температуры он сдвигается вверх к середине запрещенной зоны.

Концентрация примесных НЗ в полупроводнике p-типа равна

Рассмотрим качественно еще несколько вариантов. Что будет, если донорный уровень расположен выше дна зоны проводимости? В этом случае уже при Т=0 доноры ионизуются, а электроны пере­ходят в зону проводимости, образуя частично заполненную зону с соответствующей поверхностью Ферми. Такой полупроводник на­зывается вырожденным полупроводником n-типа. Аналогичная си­туация возникает в полупроводнике р-типа, когда акцепторный уровень расположен ниже потолка валентной зоны. Тогда часть электронов, обладающих при Т= 0 наибольшей энергией, переходит на акцепторный уровень, валентная зона оказывается частично за­полненной, и в ней возникает дырочная поверхность Ферми.

Если же ввести в полупроводник и доноры, и акцепторы, причем εd > εa электронам с доноров выгодно перейти на акцепторы. При этом они понижают свою энергию. Если Nd > Na, то окажутся ионизованными все акцепторы и часть доноров (Ndион= Ndион= Nа). В противном случае (Nd < Na) ионизованы все доноры и часть акцепторов: Ndион= Ndион= Nа. В результате в полупроводнике возникает большое число заряженных примесей — ионизованных доноров и акцепторов. Такой процесс называется компенсацией, а полупро­водник — компенсированным. В области компенсации концентра­ция носителей ниже, чем n и p пространственных областях.

 

Подвижность носителей

 

Электропроводность вещества пропорциональна числу НЗ, поэтому наблюдаемая в эксперименте температурная зависимость электропроводности полупроводника обусловлена, в основном, экспоненциальной зависимостью числа НЗ.

Для описания процесса перемещения отдельного НЗ в элек­трическом поле вводят характеристику, называемую подвижно­стью. Она определяется как коэффициент пропорциональности между величиной скорости направленного движения НЗ |<>| и

величиной напряженности электрического поля  (в изотропном случае направление скорости параллельно или антипаралельно направлению поля в зависимости от знака носителя):

Используя соотношение  = nq<>, где  — плотность электри­ческого тока, п - концентрация носителей, a q- заряд носителя, полу­чаем соотношение между электропроводностью и подвижностью:

В случае наличия нескольких сортов НЗ их вклады в элек­тропроводность складываются.

По порядку величины подвижность НЗ можно оценить как

где т — эффективная масса носителя а τ — время его свободного пробега (время релаксации по импульсу).

Так как в полупроводнике число НЗ невелико то столкнове­ния между ними маловероятны (в отличие от металлов). Поэтому основную роль в процессах релаксации НЗ играет их взаимодей­ствие с примесями (область низких температур) или с фононами (область высоких температур). Оба этих вклада в сопротивление аддитивны как и в случае металлов.

При Т >>θD, когда рассеяние на фононах играет определяющую роль, подвижность НЗ

При низкой температуре (T<<θD) основную роль в процессах рассеяния НЗ начинает играть примесное рассеяние.

 

Общий вид температурной зависимости подвижности НЗ приведен на рис.23.

ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Эффект Холла

 

На носите­ли заряда в магнитном поле действует сила Лоренца

где q — заряд носителя,  - его скорость, а  - магнитная индук­ция в месте нахождения носителя. В отсутствие тока, в силу хао­тичности движения НЗ, какого-либо их перераспределения под действием силы Лоренца не происходит, хотя траектории движе­ния НЗ изменяются (искривляются). При протекании тока сред­няя скорость НЗ отлична от нуля и равна

где  — плотность тока, п — концентрация НЗ. Поэтому в магнит­ном поле возникнет холловская составляющая тока, перпендику­лярная направлению  при  = 0.

В рассматриваемой нами про­стой геометрии эксперимента, когда напряженность приложенно­го электрического поля  B (рис.24) и постоянный ток в направлении, перпендикулярном , течь не может, включение магнитного поля приведет к появлению на поверхности провод­ника электрических зарядов. Холловский ток после переходного процесса исчезнет, но возникнет холловская напряженность элек­трического поля . Значение ее таково, что сила, с которой это поле действует на НЗ q, полностью компенсирует действие силы Лоренца. Следовательно,

где

— постоянная Холла. Измеряя разность потенциалов между край­ними точками поперечного сечения проводника Uн = EHd (смотри рис. 24), можно, зная j и В, найти концентрацию НЗ в по­лупроводнике.

Более того, НЗ разного знака отклоняются магнитным полем при заданном направлении j в одну и ту же сторону, смотри рис.25. Поэтому полярность возникающего напряжения свидетельствует о знаке НЗ.

Приведенное выше простое рассмотрение эффекта Холла не требует привлечения кинетического уравнения Больцмана. Одна­ко оно не дает ответа на вопрос: а изменилось ли сопротивление проводника в магнитном поле, или, другими словами, имеется ли продольное магнегосопротивление Δр, которое определяется как

где р0 — удельное сопротивление в отсутствие магнитного поля, а (В) - продольное удельное сопротивление, то есть коэффици­ент пропорциональности между  и  (Е0=(В)j), индекс оз­начает параллельность направлению тока.

 

Для ответа на этот вопрос необходимо использовать кине­тическое уравнение Больцмана.

(подробности смотри в книге Морозова на странице)

В приведенной модели в книге Морозова магнетосопротивление отсутствует.

Для перпендикулярной  Холловской составляющей  получается: EH=RHBJ

RH – постоянная Холла.

 

В двухзонной модели магнетосопротивление ≠ 0. (вывод в книге Морозова)

Следовательно, в области больших магнитных полей вели­чина магнетосопротивления выходит на постоянное значение.

 

Общий вид зависимости

Рис. 27. Зависимость магнетосопротивления от индукции прило­женного магнитного поля

 

ОПТИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Механизмы поглощения

 

Рассмотрим сначала возможность двухчастичного процесса, в котором квант света — фотон поглощается электроном. Такой процесс невозможен в случае свободных электронов (или любых других свободных заряженных частиц), так как он противоречит законам сохранения энергии и импульса. Действительно, пусть в процессе выполняется закон сохранения энергии, и энергия элек­трона возросла в результате поглощения на энергию фотона. При этом его импульс должен возрасти на величину ħω/v, где v — характерная скорость электрона. Но фотон обладая импульсом ħω/c, где с — скорость света. Поскольку v<<c (для энергии атомно­го масштаба скорость электрона v~10-2c), то закон сохранения импульса удовлетворить невозможно.

Основываясь на таком простом рассмотрении, можно сфор­мулировать условие, при котором возможен двухчастичный про­цесс поглощения (и обратный ему процесс испускания): начальное заполненное и конечно пустое состояния электрона должны соответствовать практически одному и тому же значению волнового вектора (импульса), то есть принадлежать разным электронным зо­нам. Такие переходы называют прямыми или вертикальными.

Рассмотрим, что же будет происходить при облучении без­дефектного полупроводника с температурой Т<<Eg электро­магнитной волной с частотой ω (потоком фотонов). Если энергия кванта hω < Eg, то поглощение отсутствует. Значение является в случае полупроводника с прямой щелью красной гра­ницей внутреннего фотоэффекта и называется краем собственно­го поглощения. При ω = ωc электрон может перейти из состоя­ния, лежащего вблизи максимума валентной зоны, в состояние, расположенное вблизи минимума зоны проводимости. Если же ω = ωc, то переходы происходят между состояниями, лежащими в этих двух зонах, отвечающими практически одному и тому же значению волнового вектора  и удовлетворяющими закону со­хранения энергии

где εc() и εv() — законы дисперсии электрона в зоне прово­димости и валентной зоне, соответственно. Эти переходы изо­бражены на рис.28а стрелкой. Зависимость коэффициента погло­щения электромагнитной волны от частоты изображена на рис.29а.

 

Если же щель непрямая, то двухчастичный процесс становится возможен при

Где минимум по  берется по первой зоне Бриллюэна. Этот процесс изображен на рис. 28б.

Если двухчастичные процессы запрещены, то основной вклад в поглощение дают трехчастичные процессы, при которых поглощение электроном фотона сопровождается испусканием или поглощением третьей частицы, что позволяет удовлетворить обоим законам сохранения. Роль этой третьей частицы играетфонон — квант колебаний решетки. Вероятность таких процессов, называемых также непрямыми и невертикальными, намного ни­же, чем двухчастных.

Именно такими трехчастичными процессами обусловлено поглощение при переходах электрона между состояниями одной зоны. Непрозрачность металлов обусловлена именно трехчастич­ными процессами. Поскольку в металлах заполненные и пустые состояния не разделены энергетической щелью, то поглощение начинается со сколь угодно низких частот. Вклад свободных но­сителей заряда в оптическое поглощение полупроводников мал из-за их низкой концентрации.

В полупроводниках с непрямой щелью трехчастичный процесс поглощения электроном фотона и фонона начинается с частоты

Где ωph() закон дисперсии фононов, a q — волновой вектор, равный разности векторов, соответствующих максимуму валент­ной зоны и минимуму зоны проводимости. Зависимость коэффи­циента поглощения от частоты в случае полупроводника с не­прямой щелью изображена на рис.29б.

В германии и кремнии ωс лежит в инфракрасном диапазоне, поэтому они выглядят непрозрачными. В диэлектрике ωс лежит в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому диэлектрик без примесей будет прозрачным и неокрашенным (как алмаз).

 

Окраска прозрачных драгоценных камней обусловлена при­месями. Если в полупроводнике или диэлектрике имеются донорные или акцепторные примеси, то возможны переходы элек­тронов из валентной зоны на акцепторный уровень или с донорного уровня в зону проводимости при поглощении ими фотонов с частотой ω < ωс. При этом закон сохранения импульса выполня­ется, так как при взаимодействии с дефектом недостающий им­пульс получается (передается) от кристалла в целом.

Коэффициент поглощения зависит от концентрации приме­сей, а окраска кристалла — от положения примесных уровней в за­прещенной зоне. Так рубин и сапфир — это разновидности корун­да (А12O3), содержащие примеси Cr3 + в первом случае и Fe3+ и Ti4+ — во втором.

Кроме того, примесь может играть роль той третьей частицы, взаимодействие с которой делает возможным непрямой переход.

Наряду с рассмотренными процессами существует меха­низм поглощения, обусловленный взаимодействием фотона с фононом (фононами), так называемое решеточное поглощение.

 

Рекомбинация НЗ

 

Что же происходит в дальнейшем с возникшей парой НЗ (электроном в зоне проводимости и дыркой в валентной зоне)? За счет взаимодействия с фононами они теряют свою избыточную энергию (если их кинетическая энергия при рождении превышает Т), и их распределение становится квазиравновесным, то есть рас­пределение электронов в зоне проводимости (или распределения дырок в валентной зоне) описывается распределением Ферми-Дирака с неравновесным, вообще говоря, значением химического потенциала μ. Таким образом, за характерные времена электрон-фононного взаимодействия ~10-13с электроны сосредотачивают­ся в пояске шириной порядка Т вблизи дна зоны проводимости, а дырки — в таком же пояске вблизи потолка валентной зоны.

За столь малое время количество электронов и дырок прак­тически не изменяется. Это происходит за существенно большее время, называемое временем рекомбинации.

В чем же состоит процесс рекомбинации? Рекомбинация яв­ляется процессом, обратным процессу генерации НЗ. При реком­бинации электрон и дырка исчезают, передавая свою энергию ка­кой-либо частице. Этой частицей может быть фотон, такую ре­комбинацию называют излучательной. Поскольку все электроны сосредоточены вблизи дна зоны проводимости, а дырки - вблизи потолка валентной зоны, то излучательная рекомбинация без участия каких-либо других частиц возможна только в прямозон­ных полупроводниках, где возможно удовлетворить в таком про­цессе законам сохранения. При этом излучение будет происхо­дить на частоте, близкой к ωс.

Следовательно, если мы будем генерировать НЗ в прямо­зонном полупроводнике излучением на частоте ω >ωс, то он бу­дет излучать на другой частоте ω’≈ωc . Это явление называется фотолюминесценцией.

Если же полупроводник непрямозонный, то излучательная рекомбинация невозможна без участия третьей частицы. Такой частицей может быть примесь (рекомбинация Холла — Шокли — Рида). Сначала примесь захватывает один из пары рекомбини­рующих НЗ, а затем второй. В результате энергия электрон-дырочной пары уносится фотоном, а импульс передается кри­сталлу в целом.

Возможна безизлучательная рекомбинация, при которой энергия и импульс электрон-дырочной пары передаются другому НЗ (рекомбинация Оже).

В прямозонном полупроводнике InSb время излучательной рекомбинации при комнатной температуре составляет 6*10-7 с, а в непрямозонных полупроводниках кремнии и германии 3 часа и 0,43 с, соответственно. Введение в Ge примесей золота с концен­трацией 10-7 уменьшает время излучательной рекомбинации до 10-8 — 10-9 с за счет процессов Холла-Шокли-Рида.

 

Диффузионный и дрейфовый токи. P-n переход.

 

До сих пор при рассмотрении явления электропроводности мы ограничивали себя случаем однородного вещества. Для соз­дания тока в нем требовалось наличие внешней силы, действую­щей на НЗ. Ток, вызванный такой причиной, называется дрейфо­вым. Например, в случае наличия электрического поля плотность дрейфового тока в изотропном веществе равна

др = σ = |q|γn,

где q — заряд носителя, п и γ — их концентрация и подвижность, соответственно,
 — напряженность электрического поля, а σ -электропроводность вещества. Эта формула нам хорошо знакома, только плотность тока мы не называли дрейфовой.

Дело в том, что в однородном веществе другой, диффузион­ной составляющей тока не было и плотность тока, равная сумме этих составляющих:

совпадала с др.

В неоднородном веществе концентрация НЗ в разных точках пространства может различаться. В этом случае диффузия НЗ, вызванная их хаотическим движением, приводит к возникнове­нию потока НЗ. Плотность потока частиц  рав­на, согласно закону Фика

где D — коэффициент диффузии частиц. Знак минус означает, что поток направлен навстречу градиенту концентрации, то есть из области, где концентрация частиц велика, в область, где она мала. Действительно, в результате хаотического теплового движения из области с высокой концентрацией к области низкой концентра­ции идет поток частиц. Встречный поток частиц из области низ­кой концентрации не так велик, так как плотность потока пропорциональна концентрации. В результате суммарный поток имеет указанное направление.

Так как НЗ обладают электрическим зарядом, их поток со­провождается переносом заряда, то есть возникает диффузион­ный электрический ток. Его плотность равна

Согласно соотношению, предложенному Эйнштейном, ко­эффициент диффузии классических частиц выражается через их подвижность

    (9.15)

Тот факт, что DТ очевиден, так как диффузия вызвана хаоти­ческим тепловым движением, мерой энергии которого и является температура. Учитывая соотношение (9.15) и выражая  через потенци­альную энергию НЗ w в электрическом поле

полу­чаем для полной плотности тока:

Где

В условиях равновесия концентрация носителей описывает­ся распределением Больцмана:

            (9.18)

где

Поэтому в равновесии

             (9.19)

и после подстановки (9.19) в (9.16) получаем =0. В то же время диффузионный и дрейфовый токи по отдельности в неоднород­ной среде отличны от нуля и в равновесии.

Рассмотрим такую ситуацию на примере р-п перехода, то есть контакта между областями полупроводника, первая из кото­рых легирована акцепторами, а вторая донорами.

Представим себе мысленно, что до момента времени t=0 эти области были разобщены, а затем приведены в соприкосновение (в реальной жизни такая процедура невозможна). Поскольку кон­центрация дырок в p-области, где они являются основными носи­телями, существенно выше, чем в n-области, где они являются неосновными носителями, то возникнет поток дырок из р- области в n-область. С электронами ситуация противоположна, и поток электронов потечет из n-области в p-область. На границе областей будет происходить рекомбинация НЗ.

Результирующий диффузионный ток, складывающийся из диффузных токов дырок и электронов, пойдет из p-области в п- область. В результате в изначально нейтральном полупроводнике начнется перераспределение зарядов: n-область будет заряжаться положительно, а p-область — отрицательно. Возникшая разность потенциалов вызовет дрейфовый ток, который будет направлен навстречу диффузионному. Перераспределение зарядов будет происходить до тех пор, пока диффузионный ток не будет точно скомпенсирован дрейфовым. На переходной процесс уйдут ни­чтожные доли секунды.

В установившемся равновесии (в отсутствие внешнего на­пряжения на р-п переходе) суммарный ток через р-п переход ра­вен нулю, а диффузионный и дрейфовый токи противоположны и отличны от нуля. В результате на р-п переходе установилась кон­тактная разность потенциалов, такая, что химический потенциал р в обеих областях одинаков. Возникшая картина электронных зон изображена на рис. 37.

Если теперь приложить к внешним границам полупровод­ника постоянное напряжение так, что «плюс» придется на р- область, а «минус» — на n-область, то возникшее электрическое поле будет направлено навстречу равновесному. В результате дрейфовый ток уменьшится и станет по модулю меньше диффу­зионного. Через р-п переход потечет ток, созданный в каждой из областей основными НЗ и достигающий значительной величины («пропускное» направление тока).

Если же теперь изменить полярность приложенного напря­жения («+» — к n-области, «-» — к р), то созданное электрическое поле сложится с равновесным и «отгонит» основные носители от границы между областями (дырки — в глубь p-области, электроны — в глубь n-области). В результате ток основных носителей пре­кратиться. Весь перенос заряда будет происходить за счет неос­новных носителей. Дрейфовый ток в n-области будет обусловлен дырками, а в
p-области — электронами. Поэтому величина тока будет намного меньше, чем в предшествующем случае («непро­пускное» направление тока).

энциклопедия киповца

Теория и практика

электроники

(собственная, n-типа, p-типа)

Как известно из теории — все вещества состоят из атомов. Атомы, в свою очередь, состоят из ядер и электронов. Сила, связывающая электроны с ядром атома определяет такое свойство веществ, как проводимость. В металлах электроны, расположенные на внешнем слое электронной оболочки (валентные) — слабо связаны с ядром. В результате этого при обычной температуре в металле много оторвавшихся от своих ядер электронов, которые образуют электронный газ и обеспечивают проводимость. В диэлектрике электроны сильно связаны со своими ядрами и свободные носители зарядов (а следовательно и проводимость) отсутствуют.

К полупроводникам относят кристаллы, в которых для освобождения электрона требуется энергия порядка 1-2 эВ. Это меньше, чем у диэлектриков, но больше, чем у металлов. При обычной температуре у некоторой части атомов полупроводника электроны отрываются от своих ядер (за счет энергии теплового движения) и становятся свободными. Эти электроны не могут быть захвачены соседними ядрами, т.к. у тех все валентные связи насыщены. С другой стороны образовавшийся положительный ион может захватить электрон у соседнего атома и стать нейтральным, а соседний атом станет положительным ионом. Таким образом происходит как бы перемещение положительных зарядов (называемых дырками) по кристаллу. Под действием электрического поля движение электронов и дырок упорядочивается — возникает электрический ток. Т.е. в чистом полупроводнике электрический ток обеспечивается движением равного количества электронов и дырок. Такой тип проводимости полупроводников называется собственной проводимостью.

В чистом виде полупроводники обычно не используются. Образование используемых в промышленности, всем известных полупроводников n- и p- типов происходит при введении в чистые полупроводники различных примесей. Рассмотрим как это происходит на примере введения примесей в кристалл кремния.

Как известно кремний является четырехвалентным и в чистом кристалле вступает в ковалентные связи с четырьмя такими же атомами, образуя структуру, изображенную на рисунке.

Если в узлах кристаллической решетки кремния часть атомов четырехвалентного кремния заменить на атомы пятивалентного мышьяка, то мышьяк так же образует ковалентные связи только с четырьмя атомами кремния (т.к. с ним соседствуют только четыре атома кремния, а остальные атомы расположены далеко), а его пятый валентный электрон остается не задействованным в связях.

Для перевода этого электрона в свободное состояние требуется совсем мало энергии, поэтому при обычной температуре почти все атомы мышьяка в кристалле кремния под действием теплового движения теряют один из своих электронов (который становится свободным) и становятся положительными ионами. В то же время энергия связи электронов с атомами кремния значительно выше энергии связи пятого (несвязанного) валентного атома мышьяка, поэтому положительный ион мышьяка не может захватить недостающий электрон у соседей и переноса положительного заряда не происходит. Примеси, введение которых приводит к образованию свободных электронов, называются донорными. Проводимость за счет свободных электронов, образованных введением примесей называется примесной электронной проводимостью. В полупроводниках с донорными примесями перемещаться (и обеспечивать прохождение тока) могут в основном электроны, а дырки - в основном неподвижны,- такие полупроводники называются полупроводниками n-типа. Здесь написано «в основном электроны», а не «только электроны», потому что любой полупроводник кроме примесной имеет еще и собственную проводимость, которая обеспечивается как электронами, так и дырками, однако собственная проводимость во много раз меньше примесной.

Аналогично, если в узлах кристаллической решетки кремния часть атомов четырехвалентного кремния заменить на атомы трехвалентного индия, то индий, чтобы образовать ковалентные связи с четырьмя атомами кремния, захватывает электрон у одного из соседних атомов кремния. В результате этого атом индия становится отрицательным ионом, а атом кремния, у которого индий забрал электрон становится положительным ионом. Т.е. образуется свободно перемещающаяся между атомами кремния «дырка».

Здесь отрицательные ионы неподвижны, т.к. оторвать электрон от индия сложнее, чем от кремния. Примеси, введение которых приводит к образованию свободных дырок, называются акцепторными. Проводимость за счет свободных «дырок», образованных введением примесей называется примесной дырочной проводимостью. В полупроводниках с акцепторными примесями перемещаться (и обеспечивать прохождение тока) могут в основном дырки, а электроны — в основном неподвижны,- такие полупроводники называются полупроводниками p-типа.

Так как с увеличением температуры в полупроводниках увеличивается количество свободных электронов и дырок (большее количество электронов может разорвать ковалентные связи), то проводимость полупроводников с ростом температуры увеличивается (в отличие от металлов).

Электрофизические свойства полупроводников. Энергетические диаграммы полупроводников, страница 2

Электронный полупроводник

Электронным полупроводником или полупроводником типа n ( от латинского negative — отрицательный) называется полупроводник, в кристаллической решетке которого (рис .1.3)помимо основных (четырехвалент-ных) атомов содержатся примесные пятивалентные атомы, называемые донорами. В такой кристаллической решетке четыре валентных электрона примесного атома заняты в ковалентных связях, а пятый (“лишний”) электрон не может вступить в нормальную ковалентную связь и легко отделяется от примесного атома, становясь свободным носителем заряда. При этом примесный атом превращается в положительный ион. При комнатной температуре практически все примесные атомы оказываются ионизированными. Наряду с ионизацией примесных атомов в электронном полупроводнике происходит тепловая генерация, в результате которой образуются свободные электроны и дырки, однако концентрация возникающих в результате генерации электронов и дырок значительно меньше концентрации свободных электронов, образующихся при ионизации примесных атомов, т.к. энергия, необходимая для разрыва ковалентных связей, существенно больше энергии, затрачиваемой на ионизацию примесных атомов.Концентрация электронов в электронном полупроводнике обозначается nn, а концентрация дырок — pn. Электроны в этом случае являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными.

Дырочный полупроводник

Дырочным полупроводником или полупроводником типа p ( от латинского positive — положительный) называется полупроводник, в кристаллической решетке которого (рис. 1.4) содержатся примесные трехвалентные атомы, называемые акцепторами. В такой кристаллической решетке одна из ковалентных связей остается незаполненной. Свободную связь примесного атома может заполнить электрон, покинувший одну из соседних связей. При этом примесный атом превращается в отрицательный ион, а на том месте, откуда ушел электрон, возникает дырка. В дырочном полупроводнике, также как и в электронном, происходит тепловая генерация носителей заряда, но их концентрация во много раз меньше концентрации дырок, образующихся в результате ионизации акцепторов. Концентрация дырок в дырочном полупроводнике обозначается pp, они являются основными носителями заряда, а концентрация электронов обозначается np, они являются неосновными носителями заряда.

1.2. Энергетические диаграммы полупроводников

Согласно представлениям квантовой физики электроны в атоме могут принимать строго определенные значения энергии или, как говорят, занимать определенные энергетические уровни. При этом, согласно принципу Паули, в одном и том же энергетическом состоянии не могут находиться одновременно два электрона. Твердое тело, каковым является полупроводниковый кристалл, состоит из множества атомов, сильно взаимодействующих друг с другом, благодаря малым межатомным расстояниям. Поэтому вместо совокупности разрешенных дискретных энергетических уровней, свойственных отдельному атому, твердое тело характеризуется совокупностью разрешенных энергетических зон, состоящих из большого числа близко расположенных энергетических уровней. Разрешенные энергетические зоны разделены интервалами энергий, которыми электроны не могут обладать и которые называются запрещенными зонами. При температуре абсолютного нуля электроны заполняют несколько нижних энергетических зон. Верхняя из заполненных электронами разрешенных зон называется валентной зоной, а следующая за ней незаполненная зона называется зоной проводимости. У полупроводников валентная зона и зона проводимости разделены запрещенной зоной. При нагреве вещества электронам сообщается дополнительная энергия и они переходят с энергетических уровней валентной зоны на более высокие энергетические уровни зоны проводимости. В проводникахдля совершения таких переходов требуется незначительная энергия, поэтому проводники характеризуются высокой концентрацией свободных электронов (порядка 1022 см-3). В полупроводниках для того, чтобы электроны смогли перейти из валентной зоны в зону проводимости, им должна быть сообщена энергия не менее ширины запрещенной зоны. Это и есть та энергия , которая необходима для разрыва ковалентных связей. На рис. 1.5 представлены энергетические диаграммы собственного электронного и дырочного полупроводников, на которых через EC обозначена нижняя граница зоны проводимости, а через EV — верхняя граница валентной зоны. Ширина запрещенной зоны DEз= Ec— Ev. В кремнии она равна 1,1 эВ, в германии — 0,7 эВ.

Читать «Электроника в вопросах и ответах» — Хабловски И., Скулимовски В. — Страница 3

На рис. 1.7 показаны плоские модели кристаллической решетки собственного полупроводника, в котором, как легко заметить, имеется определенная симметрия структуры: любой атом полупроводника имеет на внешней оболочке четыре собственных электрона и связан с четырьмя электронами четырех соседних атомов. Аналогичную структуру может иметь изолятор (например, алмаз) с той лишь разницей, что в полупроводнике, как уже подчеркивалось, некоторые электроны могут при комнатной температуре переходить из валентной зоны в зону проводимости.

Рис. 1.7. Плоские модели (а и б) кристаллической решетки собственно полупроводника

Что такое несобственный полупроводник?

Это полупроводник, у которого для изменения свойств, в основном электропроводности, нарушена структура кристаллической решетки. Небольшое протекание тока в собственном полупроводнике происходит на основе равенства токов, возникающих из-за подвижных электронов и такого же числа подвижных дырок. В несобственном полупроводнике эти токи не равны, поскольку не одинакова концентрация электронов и дырок. Существуют два типа несобственных (примесных) полупроводников: полупроводники типа n и типа р.

Что такое полупроводник типа n?

В полупроводнике типа n преобладает электронный ток. Нарушения кристаллической структуры (рис. 1.8, а) достигают введением в кристалл чистого полупроводника (кремния или германия), примесей донорного типа (например, мышьяка), т. е. элемента, имеющего на внешней оболочке на один валентный электрон больше, чем германий и кремний. При этом в кристаллической решетке остается один электрон, который может легко перейти в зону проводимости и участвовать в прохождении тока как донорный или неосновной носитель.

В кристаллической решетке сохраняется ион с положительным зарядом. Следует подчеркнуть, что этот положительный ион в полупроводнике типа n неподвижный, а следовательно, не участвует в протекании тока в отличие от дырок, возникающих при собственной проводимости. В зонной модели полупроводника типа n (рис. 1.8, б) введение донорной примеси вызывает возникновение дополнительного энергетического уровня между зоной проводимости и валентной зоной.

Рис. 1.8. Плоская (а) и зонная (б) модели кристаллической решетки полупроводника типа n

Разность энергий между дополнительным уровнем и зоной проводимости настолько мала (для кремниевого полупроводника она составляет около 0,05 эВ), что электрон может легко перейти с этого дополнительного уровня в зону проводимости. Положительный ион, образовавшийся при отрыве электрона от атома примеси, остается фиксированным. Очевидно, что в полупроводнике типа n имеются также дырки, возникшие в процессе образования пар электрон — дырка при собственной проводимости, однако их значительно меньше, чем электронов, возникающих в основном за счет введения примеси. Дырки, существующие в полупроводнике типа n, называются неосновными, а электроны — основными носителями.

Что такое полупроводник типа р?

В полупроводнике типа р в качестве примесей — акцепторов используются атомы элементов, имеющие на внешней оболочке на один электрон меньше, чем кремний и германий, например индий. В кристаллической решетке (рис. 1.9, а) вблизи такого атома в одном из узлов отсутствует одни электрон и возникает дырка, которая заполняется электроном соседнего атома. В результате атом становится неподвижным отрицательным ионом, а дырка может перемещаться далее. Таким образом, в полупроводнике типа р носителями являются подвижные дырки, в то время как отрицательные ионы не принимают участия в прохождении тока.

В зонной модели полупроводника типа р (рис. 1.9, б) введение акцепторной примеси вызывает появление дополнительного энергетического уровня вблизи валентной зоны. Отрицательные ионы остаются неподвижными в узлах решетки.

Рис. 1.9. Плоская (а) и зоновая (б) модели кристаллической решетки полупроводника типа р

Для полупроводника типа р характерна проводимость на основе движения дырок как основных носителей в валентной зоне. Очевидно, что в полупроводнике типа р имеются также электроны, возникшие в процессе образования пар электрон — дырка при собственной проводимости, однако их значительно меньше, чем дырок, образующихся за счет введения примесей. Существующие в полупроводнике типа р электроны называются неосновными, а дырки — основными носителями заряда.

Что такое термоэлектронная эмиссия?

Это эмиссия электронов из твердого (металл, полупроводник) либо жидкого тела (ртуть), вызванная нагревом его до высокой, температуры, которая сообщает электронам энергию, необходимую для того, чтобы они могли покинуть тело и перейти в окружающее пространство — вакуум или газ.

Термоэлектронная эмиссия используется в электронных лампах для получения электронов, создающих электрический ток между электродами лампы.

Что такое фотоэмиссия и фотопроводимость?

Это так называемые фотоэлектрические эффекты: внешний (фотоэмиссия) и внутренний (фотопроводимость). Фотоэмиссия — эмиссия электронов из твердого тела (металла, полупроводника) под воздействием энергии излучения, например видимого света или инфракрасного излучения. Число эмиттированных электронов зависит от интенсивности излучения.

Фотопроводимость обусловливается увеличением электрической проводимости под влиянием лучистой энергии, вызывающей ионизацию атомов в данном теле, в результате чего возрастает число свободных электронов, возникающих в теле.

Фотоэмиссия и фотопроводимость используются в передающих электронно-лучевых трубках, находящихся в телевизионных камерах.

Исчерпываются ли возможности получения свободных электронов термоэмиссией и фотоэмиссией?

Нет. Свободные электроны можно получить и под влиянием сильного электрического поля (автоэлектронная эмиссия), и под влиянием энергии потока электронов твердого тела, это так называемая вторичная эмиссия.

Что такое явление ионизации в газах?

Ионизацией называется процесс разделения атома (или частицы) на электрон и положительный ион. Для электроники представляет интерес ионизация газа, находящегося в электрическом поле. В этом случае свободные электроны перемещаются в направлении положительного электрода (рис. 1.10), и если они обладают соответствующей энергией (напряженность электрического поля соответственно велика), то в результате их соударений с атомами газа снова возникают свободные электроны и положительные ионы, которые при своем движении могут снова выбивать электроны и т. д. Здесь имеет место лавинная ионизация, возникающая под действием сильного электрического поля.

Рис. 1.10. Лавинная ионизация газа

Процесс ионизации характеризуется резким увеличением числа носителей заряда (электронов и ионов), в результате чего проводимость между электродами в лампе резко увеличивается. Одновременно с процессом ионизации в большей или меньшей степени происходит обратный процесс, называемый деионизацией или рекомбинацией, который заключается в соединении ионов с электронами.

Semiconductor — Энциклопедия Нового Света

Полупроводник представляет собой твердое тело, электрическую проводимость которого можно контролировать в широком диапазоне постоянно или динамически. Полупроводники чрезвычайно важны в технологическом и экономическом отношении. Полупроводники являются важными материалами во всех современных электрических устройствах, от компьютеров до сотовых телефонов и цифровых аудиоплееров. Кремний является наиболее важным с коммерческой точки зрения полупроводником, хотя важны и десятки других.

Полупроводниковые устройства — электронные компоненты, в которых используются электронные свойства полупроводниковых материалов, в основном кремния, германия и арсенида галлия. Полупроводниковые устройства заменили термоэлектронные устройства (вакуумные лампы) в большинстве приложений. Они используют электронную проводимость в твердом состоянии, в отличие от газообразного состояния или термоэлектронной эмиссии в высоком вакууме.

Полупроводниковые устройства изготавливаются в виде одиночных дискретных устройств или интегральных схем (ИС), которые состоят из нескольких — от нескольких устройств до миллионов — устройств, изготовленных на одной полупроводниковой подложке.

Обзор полупроводников

Полупроводники очень похожи на изоляторы. Эти две категории твердых тел различаются, прежде всего, тем, что изоляторы имеют большую ширину запрещенной зоны — энергию, которую электроны должны приобрести, чтобы свободно течь. В полупроводниках при комнатной температуре, как и в изоляторах, очень немногие электроны получают достаточную тепловую энергию, чтобы преодолеть запрещенную зону, что необходимо для проводимости. По этой причине чистые полупроводники и изоляторы в отсутствие приложенных полей имеют примерно одинаковые электрические свойства.Однако меньшая ширина запрещенной зоны полупроводников позволяет использовать многие другие средства, помимо температуры, для управления их электрическими свойствами.

Собственные электрические свойства полупроводников очень часто необратимо изменяются путем введения примесей в процессе, известном как легирование. Обычно разумно предположить, что каждый атом примеси добавляет один электрон или одну «дырку» (концепция, которую мы обсудим позже), которые могут течь свободно. При добавлении достаточно большой доли примесей полупроводники проводят электричество почти так же хорошо, как металлы.Соединения между областями полупроводников, легированных различными примесями, содержат встроенные электрические поля, которые имеют решающее значение для работы полупроводниковых устройств.

В дополнение к постоянной модификации посредством легирования электрические свойства полупроводников часто динамически изменяются с помощью электрических полей. Возможность контролировать проводимость в небольших и четко определенных областях полупроводникового материала статическим путем легирования и динамическим путем приложения электрических полей привела к разработке широкого спектра полупроводниковых устройств, таких как транзисторы.Полупроводниковые устройства с динамически регулируемой проводимостью являются строительными блоками интегральных схем, таких как микропроцессор. Эти «активные» полупроводниковые устройства объединяются с более простыми пассивными компонентами, такими как полупроводниковые конденсаторы и резисторы, для создания различных электронных устройств.

В некоторых полупроводниках, когда электроны падают из зоны проводимости в валентную зону (энергетические уровни выше и ниже запрещенной зоны), они часто излучают свет. Этот процесс фотоэмиссии лежит в основе светоизлучающих диодов (LED) и полупроводниковых лазеров, оба из которых имеют огромное коммерческое значение.И наоборот, полупроводниковое поглощение света в фотодетекторах возбуждает электроны из валентной зоны в зону проводимости, облегчая прием волоконно-оптических коммуникаций и обеспечивая основу для получения энергии от солнечных элементов.

Полупроводники могут представлять собой элементарные материалы, такие как кремний, составные полупроводники , такие как арсенид галлия, или сплавы, такие как кремний-германий или алюминий-галлий-арсенид.

История развития полупроводниковых устройств

1900-е годы

Полупроводники использовались в области электроники за некоторое время до изобретения транзистора.На рубеже двадцатого века они были довольно распространены в качестве детекторов в радиоприемниках, используемых в устройстве, называемом «кошачий ус». Однако эти детекторы были несколько проблематичными, поскольку оператору требовалось перемещать небольшую вольфрамовую нить (усы) по поверхности кристалла галенита (сульфид свинца) или карборунда (карбид кремния), пока он внезапно не начал работать. Затем, в течение нескольких часов или дней, кошачий ус постепенно переставал работать, и процесс приходилось повторять.В то время их деятельность была совершенно загадочной. После появления более надежных радиоприемников на электронных лампах с усилителем системы с кошачьими усами быстро исчезли. «Кошачий ус» — примитивный пример особого типа диода, который до сих пор популярен и называется диодом Шоттки.

Вторая мировая война

Во время Второй мировой войны исследования радаров быстро подтолкнули радарные приемники к работе на все более высоких частотах, и традиционные ламповые радиоприемники больше не работали должным образом.Внедрение резонаторного магнетрона из Великобритании в Соединенные Штаты в 1940 году во время миссии Тиззарда привело к острой необходимости в практичном высокочастотном усилителе.

По прихоти Рассел Ол из Bell Laboratories решил попробовать кошачий ус. К этому моменту они не использовались уже несколько лет, и ни у кого в лабораториях их не было. После поиска одного из них в магазине подержанных радиоприемников на Манхэттене он обнаружил, что он работает намного лучше, чем ламповые системы.

Ол исследовал, почему кошачий ус так хорошо функционирует.Он провел большую часть 1939 года, пытаясь вырастить более чистые версии кристаллов. Вскоре он обнаружил, что с кристаллами более высокого качества их привередливость исчезла, но уменьшилась и их способность работать в качестве радиодетектора. Однажды он обнаружил, что один из его самых чистых кристаллов, тем не менее, работал хорошо, и, что интересно, у него была хорошо заметная трещина посередине. Однако когда он перемещался по комнате, пытаясь проверить это, детектор таинственным образом срабатывал, а затем снова останавливался. После некоторого исследования он обнаружил, что поведение контролировалось светом в комнате — чем больше света, тем больше проводимость кристалла.Он пригласил еще нескольких человек посмотреть на этот кристалл, и Уолтер Браттейн сразу понял, что в трещине есть какое-то соединение.

Дальнейшие исследования прояснили оставшуюся загадку. Кристалл треснул, потому что количество примесей, которое Ол не мог удалить, с обеих сторон было немного разным — около 0,2 процента. На одной стороне кристалла были примеси, которые добавляли дополнительные электроны (переносчики электрического тока) и делали его «проводником». У другого были примеси, которые хотели связать эти электроны, делая его (как он назвал) «изолятором».«Поскольку две части кристалла находились в контакте друг с другом, электроны могли быть вытолкнуты с проводящей стороны, которая имела дополнительные электроны (вскоре она стала известна как эмиттер ) и заменены новыми (из батарея, например), где они будут течь в изолирующую часть и собираться нитевидной нитью (называемой коллектором ). Однако, когда напряжение было изменено на противоположное, электроны, выталкиваемые в коллектор, быстро заполняли «дыры» (примеси, нуждающиеся в электронах), и проводимость прекратится почти мгновенно.Это соединение двух кристаллов (или частей одного кристалла) создало твердотельный диод, и эта концепция вскоре стала известна как полупроводниковая. Механизм действия при выключенном диоде связан с разделением носителей заряда вокруг перехода. Это называется «область истощения».

Разработка диода

Вооружившись знаниями о том, как работают эти новые диоды, мы предприняли энергичные усилия, чтобы научиться изготавливать их по требованию. Команды из Университета Пердью, Bell Labs, Массачусетского технологического института и Чикагского университета объединили свои усилия для создания более совершенных кристаллов.В течение года производство германия было усовершенствовано до такой степени, что диоды военного класса стали использоваться в большинстве радиолокационных установок.

Разработка транзистора

После войны Уильям Шокли решил попытаться создать полупроводниковый прибор, подобный триоду. Он получил финансирование и лабораторию и начал работать над проблемой с Браттейном и Джоном Бардином.

Ключом к разработке транзистора стало дальнейшее понимание процесса подвижности электронов в полупроводнике.Стало понятно, что если бы существовал какой-то способ управлять потоком электронов от эмиттера к коллектору этого недавно открытого диода, можно было бы построить усилитель. Например, если вы поместите контакты с обеих сторон кристалла одного типа, ток не будет проходить через него. Однако, если бы третий контакт мог затем «вводить» электроны или дырки в материал, ток протекал бы.

На самом деле сделать это оказалось очень сложно. Если бы кристалл был любого разумного размера, количество электронов (или дырок), которое необходимо было бы инжектировать, должно было бы быть очень большим, что делало бы его менее чем полезным в качестве усилителя, потому что для начала потребовался бы большой ток инжекции.Тем не менее, вся идея кристаллического диода заключалась в том, что сам кристалл мог обеспечивать электроны на очень небольшом расстоянии, в области обеднения. Ключевым моментом оказалось размещение входных и выходных контактов очень близко друг к другу на поверхности кристалла по обе стороны от этой области.

Браттейн начал работать над созданием такого устройства, и по мере того, как команда работала над проблемой, продолжали появляться дразнящие намеки на усиление. Иногда система работала, но затем неожиданно переставала работать.В одном случае неработающая система начала работать, когда ее поместили в воду. Ол и Браттейн в конечном итоге разработали новую ветвь квантовой механики, известную как физика поверхности, для объяснения поведения. Электроны в любой части кристалла будут мигрировать из-за близлежащих зарядов. Электроны в эмиттерах или «дырках» в коллекторах будут собираться на поверхности кристалла, где они смогут найти свой противоположный заряд, «плавающий» в воздухе (или воде). Тем не менее, их можно было оттолкнуть от поверхности приложением небольшого количества заряда из любого другого места на кристалле.Вместо того, чтобы нуждаться в большом количестве инжектированных электронов, очень небольшое их количество в нужном месте на кристалле могло бы выполнить то же самое.

Их понимание в какой-то степени решило проблему необходимости очень маленькой области управления. Вместо того, чтобы нуждаться в двух отдельных полупроводниках, соединенных общей, но крошечной областью, подойдет одна большая поверхность. Выводы эмиттера и коллектора должны быть расположены очень близко друг к другу сверху, а вывод управления — в основании кристалла.Когда ток подавался на «базовый» вывод, электроны или дырки выталкивались через блок полупроводника и собирались на дальней поверхности. Пока эмиттер и коллектор находятся очень близко друг к другу, это должно позволить достаточному количеству электронов или дырок между ними, чтобы начать проводимость.

Первый транзистор

Стилизованная копия первого транзистора, изобретенного в Bell Labs в 1947 году.

Команда Белла предприняла множество попыток построить такую ​​систему с помощью различных инструментов, но в целом потерпела неудачу.Установки, в которых контакты располагались достаточно близко, неизменно были такими же хрупкими, как и оригинальные детекторы кошачьих усов, и если и работали, то ненадолго. В конце концов они совершили практический прорыв. Кусок золотой фольги был приклеен к краю пластикового клина, а затем фольга была надрезана бритвой на кончике треугольника. В результате получилось два очень близко расположенных контакта из золота. Когда пластик был прижат к поверхности кристалла, а напряжение прикладывалось к другой стороне (к основанию кристалла), ток начинал течь от одного контакта к другому, поскольку базовое напряжение отталкивало электроны от основания к другая сторона рядом с контактами.Был изобретен точечный транзистор.

Хотя устройство было сконструировано неделей ранее, в записях Браттейна описывается первая демонстрация начальству в Bell Labs днем ​​23 декабря 1947 года, что часто называют датой рождения транзистора. «Германиевый транзистор с точечным контактом PNP» в этом испытании работал как усилитель речи с усилением мощности 18. Известные сегодня как точечные транзисторы, Джон Бардин, Уолтер Хаузер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли были удостоены Нобелевской премии по физике за свою работу в 1956 году.

Происхождение термина «транзистор»

Bell Telephone Laboratories требовалось общее название для своего нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями» [sic], «Кристаллический триод» и «Иотатрон» — все рассматривались, но «транзистор» был придуман. Джон Р. Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующем отрывке из Технических меморандумов компании (28 мая 1948 г.) [26], призывающих к голосованию:

Транзистор.Это сокращенное сочетание слов «крутизна» или «передача» и «варистор». Устройство логически принадлежит к семейству варисторов и имеет крутизну или передаточный импеданс устройства с усилением, так что эта комбинация является описательной.

Усовершенствования конструкции транзистора

Шокли был расстроен тем, что устройство было приписано Браттейну и Бардину, которые, по его мнению, построили его «за его спиной», чтобы получить славу. Ситуация ухудшилась, когда юристы Bell Labs обнаружили, что некоторые из собственных работ Шокли о транзисторе были достаточно близки к тем, что были описаны в более раннем патенте 1925 года Юлиуса Эдгара Лилиенфельда, и они сочли за лучшее не указывать его имя в патентной заявке.

Шокли пришел в ярость и решил продемонстрировать, кто был настоящим мозгом операции. Всего через несколько месяцев он изобрел совершенно новый тип транзистора со слоистой или «сэндвичевой» структурой. Эта новая форма была значительно более надежной, чем хрупкая система точечных контактов, и до 1960-х годов она использовалась для подавляющего большинства всех транзисторов. Он превратился в транзистор с биполярным переходом.

После того, как проблема хрупкости была решена, осталась проблема чистоты.Получение германия требуемой чистоты оказалось серьезной проблемой и ограничивало количество реально работающих транзисторов из данной партии материала. Чувствительность германия к температуре также ограничивала его полезность. Ученые предположили, что кремний будет легче производить, но мало кто удосужился исследовать эту возможность. Гордон Тил был первым, кто разработал работающий кремниевый транзистор, и его компания, зарождающаяся Texas Instruments, извлекла выгоду из его технологического преимущества.Германий исчез из большинства транзисторов к концу 1960-х годов.

В течение нескольких лет на рынке появились продукты на основе транзисторов, прежде всего радиоприемники. Значительное улучшение производительности произошло, когда химик посоветовал компаниям, производящим полупроводники, использовать дистиллированную воду, а не водопроводную: причиной низких выходов были ионы кальция. «Зонная плавка», метод, использующий движущуюся полосу расплавленного материала через кристалл, еще больше повысил чистоту доступных кристаллов.

Материалы для полупроводниковых устройств

На сегодняшний день кремний (Si) является наиболее широко используемым материалом в полупроводниковых устройствах. Его сочетание низкой стоимости сырья, относительно простой обработки и полезного диапазона температур делает его в настоящее время лучшим компромиссом среди различных конкурирующих материалов. Кремний, используемый в производстве полупроводниковых устройств, в настоящее время изготавливается в виде шариков достаточно большого диаметра, чтобы можно было производить пластины диаметром 300 мм (12 дюймов).

Германий (Ge) был широко используемым ранним полупроводниковым материалом, но его термочувствительность делает его менее полезным, чем кремний.Сегодня германий часто сплавляют с кремнием для использования в высокоскоростных устройствах SiGe; IBM является крупным производителем таких устройств.

Арсенид галлия (GaAs) также широко используется в высокоскоростных устройствах, но до сих пор было трудно формировать шарики большого диаметра из этого материала, что ограничивало диаметр пластин до размеров, значительно меньших, чем у кремниевых пластин, что делало массовое производство GaAs-устройства значительно дороже кремниевых.

Другие менее распространенные материалы также используются или исследуются.

Карбид кремния (SiC) нашел некоторое применение в качестве сырья для синих светоизлучающих диодов (СИД) и изучается для использования в полупроводниковых устройствах, которые могут выдерживать очень высокие рабочие температуры и среды со значительным уровнем ионизации. излучение. Диоды IMPATT также были изготовлены из SiC.

Различные соединения индия (арсенид индия, антимонид индия и фосфид индия) также используются в светодиодах и твердотельных лазерных диодах.Сульфид селена изучается при производстве фотогальванических солнечных элементов.

Подготовка полупроводниковых материалов

Для массового производства необходимы полупроводники с предсказуемыми и надежными электронными свойствами. Необходимый уровень химической чистоты чрезвычайно высок, потому что присутствие примесей даже в очень малых количествах может иметь большое влияние на свойства материала. Также требуется высокая степень кристаллического совершенства, поскольку дефекты кристаллической структуры (такие как дислокации, двойники и дефекты упаковки) мешают полупроводниковым свойствам материала.Кристаллические дефекты являются основной причиной дефектов полупроводниковых устройств. Чем крупнее кристалл, тем сложнее добиться необходимого совершенства. В современных процессах массового производства используются кристаллические слитки диаметром от четырех до двенадцати дюймов (300 мм), которые выращиваются в виде цилиндров и нарезаются на пластины.

Из-за требуемого уровня химической чистоты и совершенства кристаллической структуры, необходимых для изготовления полупроводниковых приборов, были разработаны специальные методы получения исходного полупроводникового материала.Метод достижения высокой чистоты включает выращивание кристалла с использованием процесса Чохральского. Дополнительный этап, который можно использовать для дальнейшего повышения чистоты, известен как зонная очистка. При зонном рафинировании часть твердого кристалла расплавляется. Примеси имеют тенденцию концентрироваться в расплавленной области, в то время как желаемый материал рекристаллизуется, оставляя твердый материал более чистым и с меньшим количеством кристаллических дефектов.

При производстве полупроводниковых устройств, включающих гетеропереходы между различными полупроводниковыми материалами, параметр решетки, представляющий собой длину повторяющегося элемента кристаллической структуры, важен для определения совместимости материалов.

Основы полупроводниковых устройств

Основная причина, по которой полупроводниковые материалы настолько полезны, заключается в том, что поведением полупроводника можно легко управлять путем добавления примесей, известных как легирование. Проводимость полупроводников можно регулировать введением электрического поля, воздействием света и даже давлением и теплом; таким образом, полупроводники могут быть отличными датчиками. Проводимость тока в полупроводнике происходит через подвижные или «свободные» электронов и дырок (в совокупности известных как носителей заряда ).Легирование полупроводника, такого как кремний, небольшим количеством примесных атомов, таких как фосфор или бор, значительно увеличивает количество свободных электронов или дырок в полупроводнике. Когда легированный полупроводник содержит избыточные дырки, он называется «р-типом», а когда он содержит избыточные свободные электроны, он называется «n-типом». Полупроводниковый материал, используемый в устройствах, легируется в строго контролируемых условиях на производственном предприятии или fab , чтобы точно контролировать расположение и концентрацию примесей p- и n-типа.Переходы, образующиеся при соединении полупроводников n-типа и p-типа, называются p-n переходами.

Диод

Диод с p-n переходом представляет собой устройство, выполненное на p-n переходе. На стыке полупроводника p-типа и n-типа образуется область, называемая зоной обеднения, которая блокирует проводимость тока из области n-типа в область p-типа, но позволяет току проходить из области p-типа. в область n-типа. Таким образом, когда устройство смещено в прямом направлении , с p-стороной при более высоком электрическом потенциале, диод легко проводит ток; но ток очень мал, когда диод смещен в обратном направлении .

Воздействие света на полупроводник может привести к образованию электронно-дырочных пар, что увеличивает количество свободных носителей и его проводимость. Диоды, оптимизированные для использования этого явления, известны как фотодиоды . Составные полупроводниковые диоды также могут использоваться для генерации света, например, в светоизлучающих диодах и лазерных диодах.

Транзистор

Два МОП-транзистора с общим затвором (металлические слои и диэлектрик удалены для ясности). Транзисторы с биполярным переходом

состоят из двух p-n переходов в конфигурации n-p-n или p-n-p.Средняя, ​​или основание , область между соединениями обычно очень узкая. Другие области и связанные с ними терминалы известны как эмиттер и коллектор . Небольшой ток, подаваемый через переход между базой и эмиттером, изменяет свойства перехода база-коллектор, так что он может проводить ток, даже если он смещен в обратном направлении. Это создает гораздо больший ток между коллектором и эмиттером, контролируемый током база-эмиттер.

Другой тип транзистора, полевой транзистор, работает по принципу, согласно которому проводимость полупроводника может увеличиваться или уменьшаться под действием электрического поля. Электрическое поле может увеличивать количество свободных электронов и дырок в полупроводнике, тем самым изменяя его проводимость. Поле может быть приложено p-n переходом с обратным смещением, образующим полевой транзистор с переходом или JFET; или электродом, изолированным от основного материала оксидным слоем, образующим полевой транзистор металл-оксид-полупроводник или МОП-транзистор.

Поперечное сечение МОП-транзистора (металлические слои и диэлектрик удалены для ясности), передний план.

МОП-транзистор сегодня является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством. Электрод затвора заряжается для создания электрического поля, которое управляет проводимостью «канала» между двумя терминалами, называемыми истоком и стоком . В зависимости от типа носителя в канале устройство может быть n-канальным (для электронов) или p-канальным (для дырок) MOSFET.Хотя полевой МОП-транзистор частично назван в честь его «металлического» затвора, в современных устройствах вместо него обычно используется поликремний.

Применение полупроводниковых устройств

Транзисторы всех типов можно использовать в качестве строительных блоков логических элементов, которые являются основой проектирования цифровых схем. В цифровых схемах, таких как микропроцессоры, транзисторы действуют как двухпозиционные переключатели; в MOSFET, например, напряжение, подаваемое на затвор, определяет, включен переключатель или нет.

Транзисторы, используемые в аналоговых схемах, не действуют как двухпозиционные переключатели; скорее, они реагируют на непрерывный диапазон входных данных с непрерывным диапазоном выходных данных.Общие аналоговые схемы включают усилители и генераторы.

Схемы, которые взаимодействуют или преобразуют цифровые схемы в аналоговые, называются схемами со смешанными сигналами.

Силовые полупроводниковые устройства представляют собой дискретные устройства или интегральные схемы, предназначенные для приложений с высоким током или высоким напряжением. Силовые интегральные схемы сочетают в себе технологию ИС с технологией силовых полупроводников, их иногда называют «интеллектуальными» силовыми устройствами. Несколько компаний специализируются на производстве силовых полупроводников.

Идентификаторы компонентов

Обозначения типов полупроводниковых устройств часто зависят от производителя. Тем не менее, были попытки создать стандарты для кодов типов, и часть устройств следует им. Для дискретных устройств, например, существует три стандарта: JEDEC JESD370B в США, Pro Electron в Европе и JIS в Японии.

Физика полупроводников

Ленточная структура

Зонная структура полупроводника с полной валентной зоной и пустой зоной проводимости.


Как и в других твердых телах, электроны в полупроводниках могут иметь энергии только в определенных диапазонах между энергией основного состояния, соответствующей электронам, прочно связанным с атомными ядрами материала, и энергией свободных электронов, которая представляет собой энергию, необходимую для электрон полностью покидает материал. Каждая из энергетических зон соответствует большому количеству дискретных квантовых состояний электронов, и большинство состояний с низкой энергией заполнены, вплоть до определенной полосы, называемой валентной зоной .Полупроводники и изоляторы отличаются от металлов тем, что валентная зона первых материалов почти заполнена при нормальных условиях.

Легкость, с которой электроны в полупроводнике могут быть возбуждены из валентной зоны в зону проводимости, зависит от ширины запрещенной зоны между зонами, и именно размер этой запрещенной зоны служит произвольной разделительной линией (примерно 4 эВ). ) между полупроводниками и изоляторами.

Электроны должны перемещаться между состояниями, чтобы проводить электрический ток, поэтому из-за принципа запрета Паули полные зоны не вносят вклад в электропроводность.Однако по мере того, как температура полупроводника поднимается выше абсолютного нуля, состояния электронов становятся все более хаотичными или размытыми, и некоторые электроны, вероятно, находятся в состояниях зоны проводимости , которая представляет собой зону непосредственно над валентная полоса. Электроны, несущие ток в зоне проводимости, известны как «свободные электроны», хотя их часто называют просто «электронами», если контекст позволяет сделать это использование понятным.

Электроны, возбужденные в зону проводимости, также оставляют после себя электронные дырки или незанятые состояния в валентной зоне.В электропроводность вносят вклад как электроны зоны проводимости, так и дырки валентной зоны. Сами дырки на самом деле не двигаются, но соседний электрон может двигаться, чтобы заполнить дыру, оставив дырку на том месте, откуда он только что пришел, и таким образом дырки кажутся движущимися, и дырки ведут себя так, как будто они настоящие положительно заряженные частицы.

Это поведение также можно рассматривать в отношении химической связи. Электроны, у которых достаточно энергии, чтобы находиться в зоне проводимости, разорвали ковалентные связи между соседними атомами в твердом теле и могут свободно перемещаться и, следовательно, проводить заряд.

Важное различие между проводниками и полупроводниками заключается в том, что в полупроводниках движению заряда (тока) способствуют как электроны, так и дырки. Сравните это с проводником, в котором уровень Ферми лежит на в пределах зоны проводимости, так что зона только наполовину заполнена электронами. В этом случае электронам требуется лишь небольшое количество энергии, чтобы найти другие незанятые состояния, в которые они могут перейти, и, следовательно, для протекания тока.

Генерация и рекомбинация носителей

Когда ионизирующее излучение попадает на полупроводник, оно может возбудить электрон с его энергетического уровня и, следовательно, оставить дырку.Этот процесс известен как генерация электронно-дырочной пары . Электронно-дырочные пары также постоянно генерируются из тепловой энергии в отсутствие какого-либо внешнего источника энергии.

Пары электрон-дырка также склонны к рекомбинации. Сохранение энергии требует, чтобы эти рекомбинационные события, при которых электрон теряет количество энергии, превышающее ширину запрещенной зоны, сопровождались излучением тепловой энергии (в виде фононов) или излучением (в виде фотонов).

Допинг

Свойство полупроводников, которое делает их наиболее полезными для создания электронных устройств, заключается в том, что их проводимость может быть легко изменена путем введения примесей в их кристаллическую решетку. Процесс добавления контролируемых примесей в полупроводник известен как легирование . Количество примеси или легирующей примеси, добавленной к собственному (чистому) полупроводнику , изменяет уровень его проводимости. Легированные полупроводники часто называют внешними .

Присадки

Материалы, выбранные в качестве подходящих легирующих примесей, зависят от атомных свойств как легирующей примеси, так и легируемого материала. Обычно легирующие примеси, вызывающие желаемые контролируемые изменения, классифицируются либо как акцепторы, либо как доноры электронов. Атом-донор, который активируется (то есть включается в кристаллическую решетку), отдает материалу слабо связанные валентные электроны, создавая избыточные носители отрицательного заряда. Эти слабо связанные электроны могут относительно свободно перемещаться в кристаллической решетке и могут способствовать проводимости в присутствии электрического поля.И наоборот, активированный акцептор производит дырку. Полупроводники, легированные донорными примесями, называются n-типа , а полупроводники, легированные акцепторными примесями, известны как p-типа . Обозначения типа n и p указывают, какой носитель заряда действует как основной носитель материала. Противоположный носитель называется неосновным носителем, который существует за счет теплового возбуждения при гораздо более низкой концентрации по сравнению с основным носителем.

Например, чистый полупроводниковый кремний имеет четыре валентных электрона.В кремнии наиболее распространенными легирующими добавками являются элементы группы 13 ИЮПАК (широко известные как столбец III ) и группы 15 (обычно известные как столбец V ). Все элементы группы 13 содержат три валентных электрона, что позволяет им действовать как акцепторы при легировании кремния. Элементы группы 15 имеют пять валентных электронов, что позволяет им действовать как донор. Следовательно, кристалл кремния, легированный бором, создает полупроводник p-типа, тогда как кристалл, легированный фосфором, дает материал n-типа.

Концентрация носителя

Концентрация легирующей примеси, введенной в собственный полупроводник, определяет его концентрацию и косвенно влияет на многие его электрические свойства. Важнейшим фактором, на который непосредственно влияет легирование, является концентрация носителей в материале. В собственном полупроводнике при тепловом равновесии концентрации электронов и дырок эквивалентны. То есть,

n = p = ni {\ displaystyle n = p = n_ {i}}

Где n {\ displaystyle n} — концентрация проводящих электронов, p {\ displaystyle p} — концентрация электронов и дырок, а ni {\displaystyle n_{i}} — собственная концентрация носителей в материале.Концентрация собственного носителя различается для разных материалов и зависит от температуры. Например, ni {\ displaystyle n_ {i}} кремния составляет примерно 1 × 10 90 242 10 90 243 см 90 242 -3 90 243 при 300 кельвинах (комнатная температура).

Как правило, увеличение концентрации легирующей примеси приводит к увеличению проводимости из-за более высокой концентрации носителей, доступных для проводимости. Вырожденно (очень сильно) легированные полупроводники имеют уровни проводимости, сравнимые с металлами, и часто используются в современных интегральных схемах в качестве замены металла.{-}} указывает на очень слабо легированный материал p-типа. Полезно отметить, что даже вырожденные уровни легирования подразумевают низкие концентрации примесей по отношению к базовому полупроводнику. В кристаллическом собственном кремнии содержится приблизительно 5×10 90 242 22 90 243 атомов/см³. Концентрация легирования кремниевых полупроводников может варьироваться от 10 13 см -3 до 10 18 см -3 . Концентрация легирования выше примерно 10 18 см -3 считается вырожденной при комнатной температуре.Вырожденно легированный кремний содержит долю примеси в кремнии порядка частей на тысячу. Эта пропорция может быть уменьшена до частей на миллиард в очень слабо легированном кремнии. Типичные значения концентрации попадают где-то в этот диапазон и предназначены для получения желаемых свойств в устройстве, для которого предназначен полупроводник.

Влияние на структуру полос
Зонная диаграмма соединения p + n . Изгиб зон является результатом расположения уровней Ферми на сторонах p + и n .

Легирование полупроводникового кристалла вводит разрешенные энергетические состояния в пределах запрещенной зоны, но очень близко к энергетической зоне, которая соответствует типу легирующей примеси. Другими словами, донорные примеси создают состояния вблизи зоны проводимости, а акцепторы создают состояния вблизи валентной зоны. Разрыв между этими энергетическими состояниями и ближайшей энергетической зоной обычно называется энергией связи легирующей примеси или EB {\ displaystyle E_ {B}} и относительно мал. Например, EB{\displaystyle E_{B}} для бора в объеме кремния равен 0.045 эВ по сравнению с шириной запрещенной зоны кремния около 1,12 эВ. Поскольку EB {\ displaystyle E_ {B}} настолько мал, требуется мало энергии для ионизации атомов примеси и создания свободных носителей в зоне проводимости или валентной зоне. Обычно тепловой энергии, доступной при комнатной температуре, достаточно для ионизации большей части примеси.

Легирующие примеси также оказывают важное влияние на сдвиг уровня Ферми материала в сторону энергетической зоны, которая соответствует легирующей примеси с наибольшей концентрацией. Поскольку уровень Ферми должен оставаться постоянным в системе, находящейся в термодинамическом равновесии, наложение слоев материалов с разными свойствами приводит к множеству полезных электрических свойств.Например, свойства p-n-перехода обусловлены искривлением энергетических зон, которое происходит в результате выравнивания уровней Ферми в контактирующих областях материала p-типа и n-типа.

Этот эффект показан на диаграмме диапазонов . Зонная диаграмма обычно показывает изменение краев валентной зоны и зоны проводимости в зависимости от некоторого пространственного измерения, часто обозначаемого как x . Энергия Ферми также обычно указывается на диаграмме. Иногда показывают собственную энергию Ферми , E i , которая является уровнем Ферми в отсутствие легирования.Эти диаграммы полезны для объяснения работы многих типов полупроводниковых устройств.

Примеры распространенных полупроводниковых устройств

Ниже приведены некоторые примеры полупроводниковых устройств.

Двухконтактные устройства
Трехполюсные устройства
  • Биполярный транзистор
  • Транзистор Дарлингтона
  • Полевой транзистор
  • БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором)
  • SCR (кремниевый выпрямитель)
  • Тиристор
  • Симистор
  • Однопереходный транзистор
Четырехконтактные устройства
  • Датчик Холла (датчик магнитного поля)
Многоконтактные устройства

См. также

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Мюллер, Ричард С.и Теодор И. Каминьш. 1986. Электроника устройств для интегральных схем, 2d, Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0471887587
  • Сзе, Саймон М. * 1981. Физика полупроводниковых устройств (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья (WIE). ISBN 0471056618
  • Терли, Джим. 2002. Основное руководство по полупроводникам. Прентис Холл PTR.ISBN 013046404X
  • Ю., Питер Ю., Мануэль Кардона. 2004. Основы полупроводников: физика и свойства материалов. Спрингер. ISBN 3540413235

Внешние ссылки

Все ссылки получены 2 ноября 2019 г.


Кредиты

New World Encyclopedia писатели и редакторы переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно быть выполнено в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Электрические свойства полупроводников – обзор

1.1.4.1 Введение – легирующие примеси и примеси в кремнии

Полупроводники представляют собой твердые материалы, электропроводность которых находится между проводниками и изоляторами.Физическая причина, по которой материал ведет себя как проводник, полупроводник или изолятор, заключается в наличии или отсутствии свободных носителей тока в материале. Полупроводники характеризуются узкой запрещенной зоной между валентной зоной, занятой электронами, и зоной проводимости, в которой электроны свободно перемещаются в соответствии с приложенными электрическими полями. Собственные (то есть чистые) полупроводники действуют как изоляторы при комнатных температурах, но их поведение резко меняется с температурой и, что более важно, с небольшими примесями, присутствующими в кристалле.Очень небольшие количества электрически активных примесей могут полностью изменить электрические свойства полупроводников, таких как кремний. Это связано с тем, что электрически активные примеси либо легко отдают валентные электроны (доноры), либо принимают их, создавая дырки (акцепторы). Эти электроны или дырки свободны (т. е. не связаны с отдельными атомами). Их движение из-за приложенных электрических полей несет электрические токи, что привело к появлению термина носители заряда , используемого для их обозначения.

Таким образом, электрические свойства полупроводниковых материалов, таких как монокристаллический кремний, определяются концентрацией примесей, присутствующих в решетке кремния.Примеси вводятся в исходные материалы при выращивании кристаллов и модифицируются в процессе изготовления приборов путем дополнительного легирования кремниевого материала электрически активными примесями. При преднамеренном легировании кремния используются примесные атомы III группы (акцепторы) и V группы (доноры). Легирующие примеси, используемые при вытягивании кристаллов, и проводимости, достигаемые при определенных концентрациях примесей, более подробно описаны в разделах 3.1 и 3.3, раздел 3.1, раздел 3.3, Легирующие примеси и примеси в кристаллах кремния.

Манипуляции с электрическими свойствами структур, созданных при производстве МЭМС-устройств, следуют практике, принятой в производстве полупроводниковых устройств. Используемые методы включают как очень традиционные методы, такие как глубокая диффузия примесей, от которых отказались в основных полупроводниковых процессах, так и современные стандартные методы, такие как ионная имплантация и эпитаксиальное осаждение. В то время как исходные материалы полупроводникового качества практически не содержат других электрически активных примесей, непреднамеренное включение загрязняющих веществ в кремний во время обработки может оказать существенное влияние на электрические свойства изготовленных устройств.

Непреднамеренное легирование кремния включает в себя введение в кристаллическую решетку нежелательных доноров или акцепторов из производственной среды. Эти примеси могут быть либо неуместными атомами группы III/V, либо другими примесями, такими как некоторые переходные металлы.

Генерация электрически активных доноров также происходит внутри самого монокристаллического кремния CZ без введения дополнительных примесей. Кремний CZ всегда включает несколько частей на миллион атомов внедренных атомов кислорода, происходящих из кварцевого тигля, используемого для удержания расплава во время вытягивания кристалла (см. также Главу 3: Свойства кристаллов кремния).При определенных температурах, в диапазоне от 400°С до 550°С, эти межузельные атомы образуют внутри решетки конгломераты из нескольких атомов кислорода. Такие кремний-кислородные микрокластеры известны как тепловые доноры (ТД), так как они отдают свободные электроны в зону проводимости, соответственно влияя на электрические свойства [22, 23]. Однако концентрация обычно ниже 10 90 242 15 90 243 × см 90 242 -3 90 243 и, таким образом, оказывает лишь незначительное влияние на кремний, кроме кремния с высоким удельным сопротивлением. Эти доноры нестабильны при температурах выше 600°C, и даже для применений, требующих высокоомного кремния, их действие можно подавить быстрым охлаждением в диапазоне температур генерации.Этот метод называется отжигом TD, и, хотя он эффективен, он не предотвращает генерацию новых TD, если температуры в критическом диапазоне используются позже при обработке устройства. Дополнительные сведения см. в разделе 3.6.

Использование полупроводников основано на том факте, что на концентрацию носителей заряда также влияют любые существующие электрические поля. Это может происходить преднамеренно, как, например, в транзисторах, а также из-за электрических полей, создаваемых поверхностными эффектами, такими как зарядка.Эти эффекты более выражены в высокоомном кремнии, но в целом заслуживают внимания.

В подавляющем большинстве случаев электроника, необходимая для реализации датчика на основе МЭМС, состоит из основных строительных блоков полупроводниковой электроники, используемых с момента зарождения полупроводниковой промышленности на основе кремния и описанных в основных справочниках отрасли, например, Сзе [24]. В приложениях MEMS, требующих очень высокого удельного сопротивления, в таких областях, как радиочастотная и оптическая, применяются особые соображения.Очевидно, что на используемые материалы с очень высоким сопротивлением сильно влияет даже самая маленькая концентрация непредусмотренных носителей заряда. Эти непреднамеренные носители заряда могут быть введены в материал такими методами, как генерация ТД (описана ранее), окисление и загрязнение поверхности, если доноры/акцепторы впоследствии не испаряются. В кремнии с очень высоким удельным сопротивлением эти эффекты могут быть серьезными, в некоторых случаях даже приводя к изменению типа.

Собственный полупроводник – Электроника Определения

Собственный (чистый) полупроводник, также называемый нелегированным полупроводником или полупроводником i-го типа, представляет собой чистый полупроводник без каких-либо существенных примесей.Таким образом, количество носителей заряда определяется свойствами самого материала, а не количеством примесей. В собственных полупроводниках число возбужденных электронов и число дырок равны: n = p. Это может иметь место даже после легирования полупроводника, но только в том случае, если он легирован как донорами, так и акцепторами в равной степени. В этом случае n = p все еще выполняется, и полупроводник остается собственным, хотя и легированным.

Электропроводность собственных полупроводников может быть обусловлена ​​кристаллографическими дефектами или электронным возбуждением.В собственном полупроводнике количество электронов в зоне проводимости равно количеству дырок в валентной зоне. Примером является Hg
0,8 Cd
0,2 Te при комнатной температуре.

Собственный полупроводник с непрямой запрещенной зоной — это полупроводник, в котором максимальная энергия валентной зоны достигается при значении k (волновой вектор в k-пространстве), отличном от минимальной энергии зоны проводимости. Примеры включают кремний и германий. Собственный полупроводник с прямой запрещенной зоной — это тот, в котором максимальная энергия валентной зоны совпадает с минимальной энергией зоны проводимости.Примеры включают арсенид галлия.

Кристалл кремния отличается от изолятора тем, что при любой температуре выше абсолютного нуля существует ненулевая вероятность того, что электрон в решетке будет выбит из своего положения, оставив после себя недостаток электронов, называемый «дыркой». Если приложено напряжение, то и электрон, и дырка могут вносить вклад в небольшой ток.

Проводимость полупроводника можно смоделировать в рамках зонной теории твердых тел.Зонная модель полупроводника предполагает, что при обычных температурах существует конечная вероятность того, что электроны могут достичь зоны проводимости и внести свой вклад в электрическую проводимость.

Термин «внутренний» здесь различает свойства чистого «собственного» кремния и резко отличающиеся свойства легированных полупроводников n-типа или p-типа.

Что такое полупроводник? — Типы полупроводников, внешний полупроводник

Полупроводник демонстрирует такое поведение из-за своей электронной конфигурации.В дополнение к этому они проявляют особые свойства в соответствии с их уникальным положением в периодической таблице. Группа – IV Элементы периодической таблицы используются в качестве полупроводников. Германий и кремний относятся к группе  – IV периодической таблицы.

Общим свойством всех этих элементов является то, что они имеют 4 электрона на внешней оболочке. Атомы этих материалов имеют особую структуру, и эта структура носит периодический характер. Таким образом, он постоянно повторяется.Один полный узор называется кристалл , а периодическое расположение атомов называется решеткой.

В соответствии с атомной конфигурацией германия и кремния оба имеют 4 электрона в их внешней оболочке . Эти электроны являются валентными электронами. Но атому требуется 8 электронов на внешней оболочке, чтобы достичь стабильности. Атомы инертных газов стабильны, как аргон, неон, ксенон, криптон, потому что они имеют 8 электронов на внешней оболочке.Точно так же германий и кремний имеют тенденцию приобретать 8 электронов для достижения стабильности

Атомная конфигурация германия

Атомная конфигурация кремния показана ниже:

Атомная конфигурация кремния

Чтобы получить еще четыре электрона, они образуют ковалентных связи с соседними атомами. Но прочность ковалентной связи намного ниже ионной связи. Таким образом, ковалентные связи слабые. Поэтому даже небольшое количество кинетической энергии может разорвать эти связи.

Ковалентная связь германия и кремния

Вот почему ширина запрещенной зоны в случае полупроводника мала . Если к полупроводниковому кристаллу подводится небольшое количество тепловой или световой энергии, он начинает проводить. Это происходит потому, что кинетическая энергия , сообщаемая ему посредством тепла или света, достаточна для разрыва ковалентных связей. Когда эти связи разрываются, электроны становятся мобильными носителями заряда.

Внутренний полупроводник

Чем больше свободных электронов, тем больше будет подвижность и выше будет электропроводность.Это чистые полупроводники , и его также называют Внутренний полупроводник . Обладает отрицательным температурным коэффициентом. Таким образом, это означает, что его сопротивление будет уменьшаться с повышением температуры, а, следовательно, электропроводность будет увеличиваться. Таким образом, собственные полупроводники будут проводить ток только тогда, когда им будет передана тепловая или световая энергия.

Внешний полупроводник

Когда атомы примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику, он становится Внешний полупроводник .Свойства полупроводника варьируются путем добавления примесного атома. Это называется легированием , т. е. преднамеренным добавлением примеси для улучшения проводимости. Один атом примеси добавляется к 10 миллионам атомов собственного полупроводника.
Внешние полупроводники можно разделить на два типа: полупроводники N-типа и полупроводники P-типа. Это зависит от природы добавленного примесного атома.

1. Полупроводник N-типа : Образуется при добавлении пятивалентной примеси к собственному полупроводнику.Пятивалентный материал относится к группе V периодической таблицы. Эти материалы имеют 5 электронов на внешней оболочке. Поэтому их называют пятивалентными материалами. Пятивалентные примеси – фосфор, сурьма, мышьяк и др.

2. Полупроводник P-типа : Образуется при добавлении трехвалентной примеси к собственному полупроводнику. Трехвалентные материалы относятся к III группе периодической таблицы. Эти материалы имеют 3 электрона на внешней оболочке.Поэтому их называют трехвалентным материалом. Трехвалентные примеси – бор, галлий, индий и др.

Понять это можно с помощью конструкции полупроводника N-типа и P-типа.

Конструкция полупроводников N-типа

При добавлении пятивалентного атома примеси в чистый полупроводник его проводимость увеличивается. Предположим, что мышьяк присоединяется к германию. Пять крайних электронов мышьяка попытаются приобрести стабильное состояние. Для достижения стабильного состояния им нужно 8 электронов на самой внешней оболочке.

Таким образом, из 5 электронов внешней оболочки мышьяка 4 электрона образуют ковалентную связь с крайними 4 электронами германия и приобретают устойчивость. Оставшийся один электрон является свободным электроном. Атом мышьяка отдаст этот единственный электрон.

Таким образом, пятивалентные примеси называются донорными примесями . Этот свободный электрон примет участие в проводимости и повысит проводимость. Таким образом, на каждую ковалентную связь приходится один избыточный электрон.Таким образом, он имеет электрон в качестве основных носителей заряда. Электроны — отрицательно заряженные частицы. Таким образом, он называется N-типа , т.е. Полупроводники отрицательного типа.

Он также имеет положительно заряженные ионы. Когда донорные примеси отдают один электрон кристаллу, он становится положительным ионом с одним положительным зарядом, потому что он отдал один электрон. Таким образом, полупроводник N-типа имеет электрона в качестве основных носителей заряда ионов (положительно заряженных) в качестве неосновных носителей заряда.

N-тип Semiconductor

Конструкция полупроводников P-типа

Когда в Pure Semiconductor добавляются атомы трехвалентной примеси, его проводимость значительно увеличивается. При этом электроны здесь не являются основными носителями заряда. Предположим, что один атом галлия добавлен к 10 миллионам частей кремния. Три крайних электрона галлия попытаются обрести стабильность. Для обретения стабильности им нужно 8 электронов на самой внешней оболочке. Но у кремния только 4 электрона на внешней оболочке.

Полупроводник P-типа

Итак, 3 электрона атома галлия будут образовывать ковалентные связи с 3 электронами атома кремния. Остается один электрон атома кремния. Он не может стать свободным электроном, потому что ни атом кремния, ни галлий не достигли стабильности.

Трехвалентная примесь известна как акцепторная примесь . Итак, этот электрон попытается образовать ковалентную связь с галлием. Поскольку у галлия нет дополнительного электрона, ковалентная связь лишена электрона.Эти лишенные электрона считаются дырками. Дырки являются носителями положительного заряда.

Таким образом, P-type Semiconductors имеет основных носителя заряда в виде дырок и электронов в качестве неосновных носителей заряда. Вот почему он называется Полупроводники P-типа или Полупроводники положительного типа . Дырки отвечают за проводимость в полупроводнике P-типа.

Внешний полупроводник

Введение

Полупроводник, в который добавлены примеси, называется внешний полупроводник.Когда в примеси добавляются к внутреннему полупроводник, он становится внешним полупроводником. То Процесс добавления примесей в полупроводник называется допинг. Легирование увеличивает электропроводность полупроводник.

Внешний полупроводник имеет более высокую электропроводность, чем собственный полупроводник. Следовательно, внешние полупроводники используются для производство электронных устройств, таких как диоды, транзисторы и др.Количество свободных электронов и дырок в внешние полупроводники не равны.

типов примесей

В полупроводник добавляют два типа примесей. Они есть пятивалентные и трехвалентные примеси.

Пятивалентные примеси

Пятивалентные атомы примеси имеют 5 валентность электроны. Различные примеры пятивалентной примеси атомы включают фосфор (P), мышьяк (As), сурьму (Sb) и т. д.Атомная структура пятивалентного атома (фосфор) и трехвалентный атом (бор) показан на рис.

Фосфор это вещество, состоящее из атомов, имеющих одинаковые количество протонов. Атомный номер фосфора равен 15, т.е. 15 протонов. Количество протонов в ядре атома равно называется атомным номером. Атом фосфора имеет 15 электронов (2 электронов на первой орбите, 8 электронов на второй орбите и 5 электроны на внешней орбите).

Трехвалентные примеси

Трехвалентные атомы примеси имеют 3 валентных электрона. Различные примеры трехвалентных примесей включают бор (B), галлий (G), Индий (In), алюминий (Al).

Бор это вещество, состоящее из атомов, имеющих одинаковые количество протонов. Атомный номер бора 5 т.е. 5 протоны. Атом бора имеет 5 электронов (2 электрона в первой орбите и 3 электрона на самой внешней орбите).

Классификация примесных полупроводников на основе добавленных примесей

В зависимости от типа добавлены примеси, внешние полупроводники классифицируются на Два типа.


Что такое полупроводники? Как они работают?

Полупроводник — это материал, который передает ток, но только частично.Его проводимость находится между проводником, имеющим полную проводимость, и изолятором, имеющим пренебрежимо малую проводимость.

Ваш компьютер или ваш любимый смартфон, на котором вы читаете это прямо сейчас, на самом деле питается от слоя кремния, покрытого миллиардами транзисторов, тоньше пряди волос, состоящего из твердого вещества, называемого полупроводником.


Рекомендуемое видео для вас:


Что такое полупроводник?

Энергетические полосы и поток электричества

Любой кристалл состоит из атомов, в которых размещаются электроны на большом количестве близко расположенных энергетических уровней.Однако, согласно принципу исключения Паули, доказательство которого выходит за рамки этой статьи, требуется, чтобы только два электрона, вращающихся в противоположных направлениях, могли иметь один энергетический уровень, что делает его действительно стабильным.

Эти уровни могут быть представлены линиями, разделенными небольшими расстояниями, где разрешено находиться электронам, только на этих конкретных уровнях. Затем несколько энергетических уровней группируются вместе, образуя «полосы», известные как энергетические полосы. Энергетическая зона ниже имеет наименьшее количество энергии и называется валентной зоной, а энергетическая зона над ней имеет более высокий уровень энергии и является зоной проводимости.Энергия, необходимая для того, чтобы электрон «прыгнул» на это расстояние, называется шириной запрещенной зоны.

Иллюстрация энергетических уровней в атоме, сгруппированных в энергетические зоны. Точки представляют электроны.

Первый кристалл на диаграмме имеет нечетное количество электронов в своей валентной зоне и ни одного электрона в следующей зоне, что дает один свободный электрон на самом высоком энергетическом уровне. Он легко перетекает в зону проводимости при небольшом толчке или подключении к батарее, обеспечивая огромный ток.Этот кристалл является проводником; примерами проводников являются металлы, такие как медь и железо.

Электроны второго кристалла не только очень стабильны и связаны друг с другом, но также есть пара электронов в его зоне проводимости, что делает поток электронов в зону проводимости практически невозможным. Это изолятор. Бумага, резина и стекло являются одними из самых распространенных изоляторов.

Третий кристалл имеет свободный электрон, но не пустую зону проводимости.Однако он содержит наполовину заполненные энергетические уровни, на которых может разместиться больше электронов. Этот свободный электрон может быть спроецирован в зону проводимости при достаточно сильном толчке, создавая небольшой ток. Этот кристалл является полупроводником; основными примерами являются кремний и германий.

Эту операцию можно обобщить аналогией с разводным мостом, где мосты, представляющие проводники, либо перекрываются, либо соединяются, чтобы пассажиры могли легко перейти.

Полупроводники могут быть представлены плохо построенным мостом, который закрывается только наполовину и требует, чтобы пассажир перепрыгивал расстояние между ними.Наконец, изолятор — это мост, который вообще не закрывается, что делает невозможным для любого пассажира перепрыгнуть и добраться до другой стороны.

Иллюстрация энергетических зон различных материалов с использованием аналогии с разводным мостом.

Что делает полупроводник таким особенным?

Проводимость за счет потока положительных зарядов

Способность пропускать электроны через вещество – это его проводимость. Проводимость проводников самая высокая, а самая низкая у изолятора, поскольку электроны, протекающие через него, ничтожны.Однако, как следует из названия, проводимость полупроводника умеренная.

Представление о дырке в валентной зоне.

Еще одна интересная особенность полупроводника заключается в том, что ток переносится не только электронами, но и оставляемыми ими вакансиями, известными как дырки. Дырки, оставшиеся в валентной зоне, могут быть заняты электронами из более низких состояний и способствовать протеканию тока, тем самым оставляя дырку и в этих более глубоких состояниях, которая будет занята электронами ниже, и так далее.

Таким образом, ток можно определить как скорость потока этих «положительных» зарядов.

Легирование и контроль тока через устройство

Чтобы оценить его полезность, нужно понимать , что ток, протекающий через полупроводник, в отличие от проводника, представляет собой не неконтролируемую волну электронов, а скорее деликатную комбинацию зарядов и их постоянный поток. Инновационная инженерия выдвинула идею загрязнения атома кремния или германия с целью вызвать новые энергетические уровни.

Слева: атомы чистого кремния. В центре: кремний, легированный фосфором, в результате чего появился дополнительный электрон. Справа: кремний, легированный бором, в результате чего образовалось дополнительное отверстие.

Материалы загрязнены либо кристаллами, содержащими больше валентных электронов, чем полупроводник (обычно фосфор), которые имеют тенденцию свободно перемещаться в структуре и способствовать протеканию электричества, либо кристаллами, содержащими меньше электронов (алюминий), которые заимствуют электроны из силикона и оставляют за собой лишние отверстия.Загрязненный кремний, полученный в результате разбрызгивания фосфора, называется полупроводником n-типа, а кремний, полученный в результате последнего процесса, называется полупроводником p-типа. Количество загрязнения или легирования обеспечивает средства управления током.

Электронная веха: транзистор

Уникальные свойства полупроводников привели инженеров к созданию крошечных устройств, управляющих протеканием тока по цепи. Это устройство, известное как транзистор, изменило ход человечества с момента его изобретения в 1947 году.

Возмущение, заставляющее электроны трястись и прыгать, также может быть вызвано воздействием на полупроводники высоких температур. Таким образом, эти материалы обладают двойственным характером поведения проводников при этих высоких температурах и изоляторов при более низких температурах (менее покачивающихся). Транзисторы широко используются в качестве переключающих устройств и устройств усиления в технологиях беспроводной связи.

Слева: Транзисторы различных типов. Справа: схема, представляющая транзистор с биполярным переходом n-p-n; базовое напряжение или полупроводник р-типа регулируют величину тока, протекающего от эмиттера к коллектору.(Фото предоставлено:
Transisto and Michael9422 / Wikimedia Commons)

Транзистор изготавливается путем помещения материала p-типа между двумя материалами n-типа или материала n-типа между двумя материалами p-типа.

Подобно ручке в верхней части крана, напряжение, подаваемое на материал p-типа, контролирует и регулирует ток, который течет от сильно легированного материала n-типа к относительно менее легированному материалу n-типа на противоположной стороне. Ток, которому разрешено течь, интерпретируется как логическая «1», в то время как отсутствие тока известно как логический «0», таким образом, преобразуя их в двоичные цифры, на языке компьютеров.Транзисторы переключаются между этими единицами и нулями и подаются на другую схему в качестве входа, состоящего из подобных транзисторов, в результате чего получается последовательность выходов — снова единицы и нули. Изысканное наглядное объяснение работы транзисторов можно найти здесь.

Слева: поток электронов из высоколегированной области в низколегированную. Справа: транзистор как отвод для трубы, генерирующий ноль и единицу соответственно.

Эти переключатели являются строительными блоками логических вентилей, которые, в свою очередь, являются строительными блоками микропроцессора, мозга вашего компьютера, а теперь и наших мобильных телефонов.Передовые технологии помогли уменьшить размер транзисторов до нанометров в соответствии с законом Мура, что позволяет разместить миллиарды транзисторов на крошечном кремниевом чипе. Клаустрофобия их беспокоит меньше всего.

(Фото предоставлено Pixabay)

Это огромное преимущество, и не будет преувеличением то, что эти материалы произвели революцию в технологическом мире. Транзистор можно смело назвать одним из самых важных изобретений прошлого века, поскольку современный мир зависит от полупроводниковых технологий и формируется ими.Это особенно верно, когда речь идет об интеграции радио, телевидения, электронной почты и десятков других отдельных технологий в единый пятидюймовый прямоугольный параллелепипед и объединении людей в глобальном масштабе!

Рекомендуемая литература

Что такое интегральные схемы, микросхемы, полупроводники и пластины?

Микросхемы, пластины и полупроводники находятся в дефиците на рынке, что приводит к повышению производственных цен почти на всю высокотехнологичную электронную продукцию. Как передовой производитель печатных плат, когда мы поставляем микросхемы для сборки печатных плат, мы также замечаем, что некоторые микросхемы редко встречаются на рынке.Это связано с сокращением поставок вафель. Итак, как отличить микросхему, микросхему, полупроводник и пластину? В этом посте я объясню, что они из себя представляют, чтобы вы могли понять их различия.

Что такое полупроводник

Начнем с полупроводников. Полупроводники — это материалы, значение электропроводности которых выше, чем у изоляторов (например, камня) и ниже, чем у проводников (например, металла), включая кремний и германий. Из-за больших зазоров, которые могут вставлять другие материалы, кремний используется для изготовления транзисторов, которые могут усиливать токовый сигнал.

Что такое ИС

ИС (интегральная схема) представляет собой сборку сотен миллионов транзисторов на небольшом кристалле размером примерно 0,5 мм × 0,5 мм. В соответствии с различными функциями, мы классифицируем ИС на четыре типа:

  • 1. ИС хранения — используется для хранения материалов и обычно используется для компьютеров, электронных словарей и т. д. DRAM, SRAM и NAND Flash относятся к ИС хранения.
  • 2. Логическая ИС — используется для работы с цифровыми сигналами (0 и 1).Логические ИС используются для CPU, MPU и GPU.
  • 3. Микросхема — в основном используется для работы с цифровыми и текстовыми данными. Микросхемы используются для связи между периферийными устройствами ЦП и другими компонентами.
  • 4. Аналоговая ИС — используется для работы с аналоговыми сигналами. Аналоговые ИС используются для источников питания и цифро-аналоговых преобразователей из-за их устойчивости к высоким напряжениям и токам.

Что такое чип

Чип — это другое название микросхемы, или можно сказать, что микросхема — это носитель микросхемы.

Что такое пластина

Пластина является основой ИС. В отличие от трех предыдущих, вафли немного сложны. Вафли изготовлены из кремния. Когда кремний очищен и расплавлен в жидкости, производители втягивают его в кристаллическую колонну. На кремниевой кристаллической колонке есть кристаллические решетки в определенном порядке, разработанном производителем. Затем производители разрезают хрустальную колонну на тонкие ломтики с помощью алмазного ножа. После полировки эти срезы превращаются в пластины.

Как производятся ИС

Теперь вы можете понять, что такое полупроводники, микросхемы, микросхемы и пластины. А вот как делают микросхемы:

Сначала схема ИС выгравирована на кварцевой пластине с помощью электронных лучей, и мы называем выгравированную кварцевую пластину «фотошаблоном». Затем пластина покрывается слоем фоторезиста. Затем рисунок схемы на кварцевой пластине печатается на пластине с помощью облучения ультрафиолетовым светом и выпуклой линзы. Это процесс фотолитографии.

После процесса фотолитографии инженеры добавляют в пластину железо для контроля проводимости и делают на ней транзисторы и диоды. Затем в канавки для проводки заливают медь. И, наконец, упаковка микросхемы и тесты.

PCBONLINE — передовой производитель печатных плат и поставщик услуг по сборке

Для работы микросхемы

необходимо установить на печатную плату. PCBONLINE — ведущий производитель передовых печатных плат для старших инженеров и компаний, занимающихся электронными решениями. У нас есть три производственные базы, сертифицированные по стандарту ISO9001:2015.У нас можно заказать платы от 1 до 24 слоев. Мы лучшие в производстве алюминиевых печатных плат, керамических печатных плат, гибко-жестких печатных плат, печатных плат HDI и высокочастотных печатных плат, и мы обслуживаем аэрокосмическую, коммуникационную, национальную оборонную и медицинскую промышленность.

Несмотря на то, что клиент заказывает только одну часть печатной платы, мы производим ее в том же процессе, что и оптовые заказы, из-за ее высокого качества и предоставляем бесплатный дизайн для превосходства и индивидуальную инженерную поддержку.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.