КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

 

Тема: « Изучение свойств сложных полупроводниковых материалов»

 

Цель работы: Изучить свойства полупроводниковых приборов,их применение вэлектротехнической промышленности.

 

Оснащение:

1. Образцы полупроводниковых материалов

2. Справочные таблицы.

3. Учебная литература: Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: ПрофОбрИздат,

2002.

 

План работы:

1. Изучите краткие теоретические сведения.

 

Используя учебник «Электроматериаловедение», изучите свойства полупроводниковых материалов:

 

а) арсенид галлия – стр.130;

б) фосфид галлия - стр.132;

в) халькониды – стр.134;

г) оксидные полупроводники – стр.139;

д) стеклообразные полупроводники – стр. 140;

е) органические полупроводники стр.141.

2. Рассмотрите образцы материалов.

 

3. Определите и запишите основные электротехнические свойства полупроводников, выбирая необходимые данные из справочных таблиц:

 

а) плотность материала;

 

б) температура плавления; в) ширина запретной зоны; г) теплопроводность;

 

д) удельное электрическое сопротивление;

е) примеры использования данных материалов.

4. Сделайте вывод.

 

5^*. Поясните, почему с увеличением температуры увеличивается проводимость полупроводникового кристалла.

 

Контрольные вопросы:

1. Назовите отличия примесной проводимости от собственной.

2. Расскажите о методах получения монокристаллических полупроводников.

3. Объясните, что представляют собой сложные полупроводниковые соединения.

 

Литература

1. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: ПрофОбрИздат, 2012.

 

2. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.: Высшая школа, 2015.

 

3. Москаленко В. В. Справочник электромонтера. - М.: ПрофОбрИздат, 2014.

 

4. Никулин В.Н. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам и изделиям. – М.: Высшая школа, 2016

 

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

1. Германий (Ge). Твёрдый кристаллический хрупкий материал с металлическим блеском (содержание в земной коре 0,001%).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 80 ⁰С;

- не взаимодействует с водой;

- высокая коррозийная стойкость (до 600 ⁰С);

- не прозрачен для видимого света и относительно прозрачен для инфракрасных лучей при длине волны более 1,8 мкм.

Применение: полупроводниковые приборы, фотоэлементы, тензодатчики, детекторы ядерного излучения.

2. Кремний (Si). Кристаллический материал тёмно-серого света с металлическим блеском, самый распространенный в природе после кислорода (содержание в земной коре 29,5%).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 200 ⁰С;

- не взаимодействует с водой;

- высокая коррозийная стойкость (до 900 ⁰С);

- химически устойчив при комнатной температуре, не реагирует с многими кислотами в любой концентрации, и растворяется в кипящих щелочах;

- не прозрачен для видимого света и относительно прозрачен для инфракрасных лучей при длине волны более 1,2 мкм.

Применение: базовый элемент полупроводниковой электроники (полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы), фотоэлементы солнечных батарей, тензодатчики, детекторы ядерного излучения, раскислитель при производстве стали.

3. Селен (Se). Кристаллический материал различной окраски в зависимости от строения, в природе встречается редко и в малых концентрациях (содержание в земной коре 6∙10^-6 %).

Свойства:

- рабочая температура полупроводниковых приборов от -60 до 75 ⁰С;

- не взаимодействует с водой до 100-150 ⁰С;

- не окисляется при комнатной температуре;

- растворяется в щелочах с образование солей;

- спектральные характеристики почти совпадают со спектральной характеристикой глаза;

- прозрачен для инфракрасных лучей.

Применение: полупроводниковые приборы, фотоэлементы, защитные покрытия в приборах инфракрасного диапазона, краситель для красок, пластмасс, резин и керамики.

4. Карбид кремния (SiC). Хрупкий поликристаллический бесцветный материал, в природе встречается крайне редко в виде минерала муасанита.

Свойства:

- высокая твёрдость (немного уступает алмазу);

- при содержании кремния Si более 70% обладает электронной проводимостью, а при содержании углерода С более 30% – дырочной;

- при легировании элементами V группы, окрашивается в зелёный свет, а при легировании элементами II и III групп, окрашивается в голубой или тёмно-фиолетовый свет;

- нелинейная зависимость между током и напряжением;

- рабочая температура полупроводниковых приборов до 700 ⁰С.

- высокая коррозийная стойкость (до 1400 ⁰С);

- высокая химическая стойкость, при комнатной температуре не взаимодействует с кислотами, при нагревании растворяется в расплавах щелочей, а так же взаимодействует с ортофосфорной кислотой (Н₃РО₄);

Применение: варисторы (нелинейные резисторы), светодиоды, высокотемпературные диоды, транзисторы, для механической обработки материалов.

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

1. По составу.

Простые.

Германий Ge, кремний Si, селен Se.

1.2 Сложные (сложные соединения различных элементов).

Карбид кремния SiC, окись железа Fe₂O₃ (гематит), окись меди (I) Cu₂O.

2. По строению.

2.1 Кристаллические (имеют кристаллическую структуру).

2.2 Аморфные (не имеют кристаллической структуры - изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления).

3. По виду проводимости.

3.1 Собственной проводимости.

Чистый полупроводник, в котором примеси составляют не более 10^-11 %, имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей.

Например, элементы IV группы:

а) углерод C;

б) кремний Si;

в) германий Ge.

3.2 Примесной проводимости.

N -типа.

В качестве примеси используют элементы высшей группы (донор), основные носители заряда электроны, неосновные – дырки.

Например, элементы V группы:

а) фосфор P;

б) мышьяк As;

в) сурьма Sb.

Р-типа.

В качестве примеси используют элементы низшей группы (акцептор), основные носители заряда дырки, неосновные – электроны.

Например, элементы III группы:

а) бор B;

б) алюминий Al;

в) индий In.

Применение: электронная техника (выпрямители, усилители, бесконтактные переключатели, инверторы, интегральные схемы).

---

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 86; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!