Жартылай өткізгішті материалдар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

БӨЖ

Тақырыбы: Жартылай өткізгішті материалдар

Жоспары

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім

Жартылай өткізгіштердің түрлері / классификациясы

Жартылай өткізгіш материал топтары

Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігінің температураға тәуелділігін зерттеу

III. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Жартылай өткізгіштер - өзінің электрлік қасиеті жағынан өткізгіштер мен диэлектриктердің (мысалы, германий, кремний) арасынан орын алатын элементтер. Металдармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер элексир тоғын аз өткізеді, ол сәулелену кезінде жарық энергиясының ағымымен өзгере алады. Радиолампалармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер құралдардың көлемі мен салмағы аз, электрлік және механикалық беріктігі жоғары болады, олар ұзақ уақыт қызмет ете алады және электр энергиясын аз пайдаланады. Осындай қолайлы қасиеттеріне орай жартылай өткізгіштерді әскери радиотехникалык аппаратураларда жиі қолданады.

Жартылай өтккізгіштердің ерекшеліетері. Жартылай өткізгіштердің кәдімгі температурадағы электрөткізгіштігі металдардың электрөткізгішітігі мен салыстырғанда аз. Өте төмен температурада олар диэлектриктерге ұқсайды. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі температура мен жарық әсерінен қатты өзгереді, яғни температура артып және Жартылай өтккізгіш неғұрлым қаттыр жарықталынса, оның электрөткізгіштігі де соғұрлым жоғары болады. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі оның құрамына өте аз шамада қоспалар енгізу жолымен басқарыларды.

Электрондардың теріс полюстан оң полюсқа қарай қозғалатынын біз бұдан бұрын айтқанбыз. Яғни, электрон бос ойыққа келіп орналасатын болғандықтан, ойықтар керісінше оң полюстан теріс полюсқа қарай қозғалады деп ойлауға болады. Жартылай өткізгіште, сыртқы электр күштері жоқ уақытта және температура абсолюттік нөльден жоғары болғанда еркін электрондар үздіксіз пайда болып, артынан жоғалып отырады. Яғни, электрон өз орнын тастап шыққанда еркін электронға айналып, енді бос орынға - ойыққа келіп орналасқанда оны (еркін электронды) жоғалды деп айта аламыз. Таза жартылай өткізгіште кез - келген уақыт ішінде босаған электрондар мен ойықтардың саны бірдей болады. Олардың жалпы саны (жартылай өткізгіштің өзінің температурасының бөлме температурасындай болған уақытында) аса көп емес болғандықтан, оның электр өткізгіштігі өте аз. Сондықтан, ол электр тогына өте үлкен кедергі келтіреді. Сондықтан да оны мұндай жағдайда диэлектрик ретінде түсінуге болады. Жартылай өткізгіш тараған сайын оның меншікті кедергісі де жоғарылай береді. Температурасы 300К болған германийдің меншікті кедергісі р=46 Ом*см.

Ал егер осы жартылай өткізгіште басқа элементтің атомдарының тіпті аз мөлшерін қоссақ, оның электр өткізгіштігі бірден артады. Қосқан атомдарымыздың құрамына қарай, жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігі электрондық және ойықтық болып бөлінеді.

1. Жартылай өткізгіштердің түрлері / классификациясы

Әр түрлі жартылай өткізгіш типтерін анықтауға болатын екі негізгі топ немесе классификация бар:

Ішкі материал: Жартылай өткізгіш материалдың ішкі түрі химиялық жағынан өте таза. Нәтижесінде ол өте аз өткізгіштік деңгейіне ие, заряд тасымалдаушылардың саны өте аз, яғни тең мөлшерде иеленетін саңылаулар мен электрондар.

Сыртқы материал: Жартылай өткізгіштің экстринис түріне негізгі ішкі материалға аз мөлшерде қоспалар қосылатын түрлері жатады. Бұл «допинг» басқа периодтық кесте тобының элементін пайдаланады және осылайша валенттілік аймағында жартылай өткізгіштің өзіне қарағанда көп немесе аз электрон болады. Бұл электрондардың артықтығын немесе жетіспеушілігін тудырады. Осылайша жартылай өткізгіштің екі түрі бар: электрондар теріс зарядталған тасымалдаушылар.

N-түрі: N типті жартылай өткізгіш материалда электрондар артық болады. Осылайша, торларда бос электрондар болады және олардың потенциалдар айырымының әсерінен бір бағытта жалпы қозғалысы электр тогының ағынына әкеледі. Бұл N типті жартылай өткізгіште, заряд тасымалдаушылар электрондар.

P түрі: Р типіндегі жартылай өткізгіш материалда электрондар жетіспейді, яғни кристалдық торда «тесіктер» болады. Электрондар бір бос қалыптан екіншісіне ауысуы мүмкін және бұл жағдайда саңылаулар қозғалады деп санауға болады. Бұл потенциалдар айырымының әсерінен болуы мүмкін және тесіктердің бір бағытта ағып жатқанын көруге болады, нәтижесінде электр тогының ағымы пайда болады. Саңылаулардың қозғалуы бос электрондардың қозғалуынан гөрі қиын, сондықтан тесіктердің қозғалғыштығы бос электрондарға қарағанда аз. Тесіктер оң зарядталған тасымалдаушылар болып табылады.

2. Жартылай өткізгіш материал топтары

Жартылай өткізгіш материалдар көбінесе кристалды бейорганикалық қатты заттар қолданылады. Бұл материалдар көбінесе периодтық жүйе шеңберінде позицияларына немесе топтарына қарай жіктеледі. Бұл топтар белгілі бір элементтердің сыртқы орбитадағы электрондарымен анықталады.

Қолданылатын жартылай өткізгіш материалдардың көп бөлігі бейорганикалық болса, органикалық материалдардың саны да зерттеліп, қолданылуда.

Жартылай өткізгіш материалдар тізімі

Электрондық құрылғыларда қолдануға болатын жартылай өткізгіш материалдардың көптеген түрлері бар. Әрқайсысының өзіндік артықшылықтары, кемшіліктері және оңтайлы өнімділікті ұсынуға болатын аймақтары бар.

Материал

Химиялық символ

/ формула

Топ

Егжей

Материал: Германий

Химиялық символ/ формула: Ге

Топ: IV

Егжей: Жартылай өткізгіш материалдың бұл түрі радиолокациялық диодтардан алғашқы транзисторларға дейінгі көптеген алғашқы құрылғыларда қолданылған. Диодтар жоғары кері өткізгіштік пен температура коэффициентін көрсетеді, бұл ерте транзисторлар жылудан қашып кетуі мүмкін. Кремнийге қарағанда зарядты тасымалдаушының жақсы қозғалғыштығын ұсынады, сондықтан кейбір РЖ құрылғыларында қолданылады. Қазіргі кезде жақсы жартылай өткізгіш материалдар сияқты кең қолданылмайды.

Материал: Кремний

Химиялық символ/ формула: S

Топ: IV

Егжей: Кремний - жартылай өткізгіш материалдың ең көп қолданылатын түрі. Оның басты артықшылығы - оны жасау оңай және жалпы электрлік және механикалық қасиеттерді қамтамасыз етеді. Тағы бір артықшылығы, ол интегралды микросхемалар үшін қолданылған кезде ИМ-нің әр түрлі белсенді элементтері арасындағы оқшаулау қабаттары үшін қолданылатын жоғары сапалы кремний оксидін құрайды.

Материал: Кадмий сульфиді

Химиялық символ/ формула: CdS

Топ: II - VI

Егжей: Фоторезисторларда, сондай-ақ күн батареяларында қолданылады.

Материал: Қорғасын сульфиді

Химиялық символ/ формула: PbS

Топ: IV-VI

Егжей: Минералды галения ретінде пайдаланылған бұл жартылай өткізгіш материал сигналдардың түзетілуін қамтамасыз ету үшін галенаға қалайы сыммен нүктелік байланыс орнатылған «мысықтардың мұрттары» деп аталатын алғашқы радио детекторларда қолданылған.

3. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігінің температураға тәуелділігін зерттеу

Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін зоналық теория негізінде тек кванттық механика жан-жақты түсіндіріп бере алады. Кристалдарда энергетикалық зоналардың пайда болуы металдардың, жартылай өткізгіштердің және диэлектриктерге бөлінуімен түсіндіріледі. Жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің екеуінде де еркін зарядты тасымалдаушылар жоқ, олардың пайда болуы үшін (электрондарды атомдардан жұлып алу үшін) белгілі бір көлемде энергия жұмсау керек. Бірақ бұл энергия диэлектриктер үшін өте үлкен, ал жартылай өткізгіштер үшін ол аз шама болуы қажет .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.