Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Ширина полупроводников

    В зависимости от структуры атомов и симметрии кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать рис. 75, б) пли не перекрывать друг друга (рис. 75, а). В последнем лучае между зонами имеется энергетический разрыв, именуемый запрещенной зоной. В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Ширина запрещенной зоны Af диэлектриков составляет более 3 эВ, полупроводников — от 0,1 до 3 эВ. В металлических кристаллах вследствие перекрывания зон запрещенная зона отсутствует. [c.116]


    Кристаллический кремний имеет такую же структуру, как и алмаз. Следовательно, в кристалле кремния валентная зона укомплектована полностью. Однако ширина запрещенной зоны в этом случае составляет всего SE = 1,12 эВ. Следовательно, при небольшом возбуждении валентные электроны могут переходить в зону проводимости, т. е. кремний — полупроводник. [c.117]

    Свойства. Бор известен в аморфной (коричневой) и кристаллической (черной) формах, т. пл. 2300 °С, т. кип. 3700 °С, р = = 2,34 г/см Кристаллическая решетка бора очень прочна, это проявляется в его высокой твердости, низкой энтропии [7 Дж/(моль-К)] и высокой температуре плавления. Бор — полупроводник,, ширина запрещенной зоны составляет 1,42 эВ. [c.327]

    В изоляторах ширина запрещенной зоны значительна— несколько электрон-вольт (рис. 53), а в полупроводниках она невелика (меньше 10" эв). При достаточно низкой температуре (в отсутствие действия света) полупроводник является изолятором, но при нагревании, начиная с той или другой температуры, указанный переход электронов становится возможным и тело приобретает некоторую проводимость, возрастающую с повышением температуры. (Подобный же эффект может вызываться и действием света). Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости физически означает, что электрон перестает быть связанным с определенным атомом и становится способным перемещаться по объему кристалла. Такой переход некоторого числа [c.148]

    Еще одна интересная особенность — ширина запрещенной зоны, определяющая основные свойства полупроводника, в данном случае величина не постоянная, как у неорганических материалов, а переменная. Ею можно легко управлять. Например, можно получать различные производные полиацетилена, в которых водород замещается различными радикалами. Можно удлинять или укорачивать полимерные цепи. Можно по-разному укладывать полимерные молекулы в волокна и пленки, менять электрическое сопротивление в местах контакта между молекулами. [c.128]

    Число электронов, переходящих в зону проводимости, а следовательно, и число дырок увеличивается с повышением температуры или освещенности. В этом существенное отличие полупроводников от металлов их электрическая проводимость существенно возрастает с повышением температуры, тогда как у металлов, наоборот, проводимость с повышением температуры падает. Чем больше ширина запрещенной зоны, тем выше должна быть температура, при которой возникает электронно-дырочная проводимость. [c.108]


    Известно, что органические неэлектролиты подчиняются уравнению Аррениуса для электропроводности [67-69]. Причем, вещества с шириной запрещенной зоны ЛЕ > 2 эВ условно относят к изоляторам, вещества с Д Е << I эВ - к органическим металлам, с промежуточными значениями 4 Е - к полупроводникам. [c.32]

    Металлическая проводимость возникает при наличии частично занятых электронами энергетических зон, в пределах которых электроны обладают высокой подвижностью. В непроводящих веществах (изоляторах) имеются полностью заполненные энергетические зоны, отделенные от свободных энергетических зон широкой запрещенной зоной (рис. А.26). У полупроводников ширина запрещенной зоны мала, так что уже при подводе тепловой энергии электроны могут переходить в более высоколежащие зоны. Поэтому в противоположность веществам с металлической проводимостью у полупроводников повышение температуры вызывает увеличение электропроводности. Тот же эффект может наблюдаться при воздействии световой энергии. Это объясняет фотопроводимость у селена. [c.360]

    Зависимость электрических свойств полупроводников от температуры и освещенности объясняется электронным строением их кристаллов. Здесь, как и у изоляторов, валентная зона отделена от зоны проводимости запрещенной зоной (рис. 33.1, полупроводник). Однако ширина запрещенной зоны АЕ в случае полупроводников невелика. Поэтому при действии квантов лучистой энергии или при нагревании электроны, занимающие верхние уровни валентной зоны, могут переходить в зону проводимости и участвовать в переносе электрического тока. С повышением температуры или увеличении освещенности число электронов, [c.635]

    В полупроводниках валентная зона и зона проводимости не перекрываются и между ними существует запрещенная зона шириной порядка 1 эВ. Кроме того, заряд полупроводниковой фазы сосредоточен не на поверхности, как у металлов, а распределен в некотором поверхностном слое. В результате этого в полупроводниковой фазе возникает скачок потенциала (< ) (см. рис. 79), приводящий к искривлению энергетических зон вблизи поверхности электрода. Таким образом, в отличие от модели металла-ящика (см. рис. 153) для полупроводникового электрода энергетические уровни можно представить схемой, приведенной на рис. 161. [c.292]

    Электропроводимость кристалла зависит от разности энергетических уровней валентной зоны и зоны проводимости, или, как говорят, от ширины запрещенной зоны. У полупроводников с неширокой запрещенной зоной перевод электронов в зону проводимости может происходить при освещении (явление фотопроводимости). Запрещенная зона у кремния составляет А =1,1 эВ. Кремний освещается светом с у = 5-10 с (желтый свет). Возникнет ли проводимость  [c.69]

    Расположение зон (ближе или дальше друг от друга) и их заполненность электронами обусловливают свойства кристалла как диэлектрика (изолятора), полупроводника и проводника. При условии перекрывания валентной зоны и зоны проводимости вещество ведет себя как проводник. Если зоны не перекрываются, достаточно далеко удалены друг от друга и валентная зона полностью заполнена электронами, вещество проявляет свойства диэлектрика. Энергетический разрыв между зоной проводимости и валентной зоной называется запрещенной зоной. Количественно способность веществ проводить электрический ток оценивается по ширине запрещенной зоны Е. У диэлектриков ширина запрещенной зоны выше 3 эВ, у полупроводников от 3 до 0,1 эВ и у проводников (металлов) запрещенная зона отсутствует, АЕ=0 (рис. 4.15). [c.182]

    У алмаза электроны атомов углерода заполняют валентную зону. Перевод электронов в зону проводимости требует высоких энергий — ширина запрещенной зоны составляет А = 5,7 эВ, поэтому алмаз —диэлектрик (хотя по ряду других свойств его относят к полупроводникам). Кремний имеет структуру алмаза, и у него также заполнена валентная зона, но вследствие энергетической близости зоны проводимости и валентной зоны (Д =1,1 эВ) кремний проявляет свойства полупроводника. У графита валентная зона, содержащая 2р-негибридные электроны, и зона проводимости перекрываются, и эта модификация углерода, не являясь металлом, хорошо проводит электрический ток. [c.183]

    В полупроводниках ширина запрещенной зоны невелика это означает, что для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости требуется невысокая энергия, для обеспечения которой достаточно нагревания или освещения вещества. Так, при действии одного кванта света один электрон в решетке кремния переходит в зону проводимости, а вместо него в валентной зоне образуется одна положительно заряженная (относительно электронов) дырка. [c.185]

    Число носителей тока п, т. е. число электронов в зоне проводимости полупроводника, экспоненциально возрастает с уменьшением ширины запрещенной зоны и с повышением температуры. [c.189]

    Добавки (примеси) могут быть подразделены на электронодонор-ные и электроноакцепторные. Примером донорной примеси могут служить атомы мышьяка, введенные в германий. Они снабжают зону проводимости подвижными электронами, при наложении внешнего электрического поля выполняют функцию носителей тока, электрическая проводимость их электронная (отрицательная), полупроводник относится к п-типу. Ширина запрещенной зоны благодаря введению донорной примеси резко уменьшается. [c.140]


    Некоторые соединения сурьмы — полупроводники. Так, антимонид индия имеет очень малую ширину запрещенной зоны, изменяет свою электрическую проводимость при освещении, чувствителен даже к длинным волнам. [c.320]

    Селен, как и сера, имеет, несколько аллотропных модификаций, обладающих различной внутренней структурой. Самой устойчивой из них является серый селен, образованный бесконечными спиральными цепями его атомов, уложенными в кристаллах параллельно друг другу. Две другие модификации по отношению к серому селену метастабильны. Серый селен является полупроводником р-тнпа. с шириной запрещенной зоны 1,5 эВ. [c.324]

    Если ширина запрещенной зоны невелика, то тепловое движение атомов может сообщить Некоторым электронам энергию, достаточную для перехода через запрещенную зону, тогда вещество имеет некоторую электропроводность — является полупроводником. Доля электронов, переходящих в свободную зону — зону проводимости, быстро возрастает с повышением температуры этим объясняется сильное возрастание электропроводности полупроводников при нагревании. [c.274]

    Условно считают полупроводниками вещества с шириной запрещенной зоны менее 1,5 эВ при большей ширине этой зоны вещества причисляют к диэлектрикам. [c.274]

    Изменение свойств полупроводников под действием примесей удобно рассмотреть на примере германия, имеющего кристаллическую решетку типа алмаза. Энергетические зоны германия аналогичны зонам алмаза, только имеют другую ширину. [c.274]

    Если же ширина запрещенной зоны относительно невелика, то при сообщении твердому телу определенного количества энергии часть его электронов может переброситься из полностью заполненной валентной зоны в зону проводимости и принять участие в переносе тока. Подобные вещества называют собственными полупроводниками. Так, у типичных собственных полупроводников германия и кремния ширина запрещенной зоны при ОК соответственно составляет 0,75 и 1,21 эВ (73 и 137 кДж/моль). [c.85]

    Основные характеристики некоторых, наиболее широко употребляемых полупроводниковых материалов приведены в табл. 34. Общим свойством всех указанных материалов является ковалентный или близкий к ковалентному характер связей, реализуемых в их кристаллах. Ширина запрещенной зоны зависит от энергии этих связей и структурных особенностей кристаллической решетки полупроводника. У полупроводников с узкой запрещенной зоной, таких, например, как серое олово, черный фосфор, теллур, заметный перенос электронов в зону проводимости возникает уже за счет лучистой энергии, в то время как для полупроводниковых модификаций бора и кремния требуется довольно мощный тепловой или электрический импульс, а для алмаза II — даже облучение потоками микрочастиц большой энергии или у-облучение. Лишь некоторые из полиморфных форм кристаллов обладают полупроводниковыми свойствами. Так, полупроводниковый эффект наблюдается лишь у одной из трех возможных полиморфных форм кристаллических фосфора и мышьяка и лишь у двух из четырех кристаллических модификаций углерода. [c.311]

    При температуре абсолютного нуля в отсутствие других внешних зоздействий электроны в полупроводниках не обладают энергией, цостаточной для преодоления запрещенной зоны. Поэтому полу- проводник в этих условиях является диэлектриком. Следовательно, целение веществ на полупроводники и диэлектрики условно. Чем больше ширина запрещенной зоны, тем выше должна быть температура, при которой возникает электронно-дырочная проводимость. [c.118]

    В качестве солеподобных соединений, в которых мышьяк, сурьма и висмут проявляют степень окисления —3, можно рассматривать арсениды, стибиды (антимониды) и висмутиды s-элементов I и II групп (КзЭ, СадЭа, М зЭ,2 и др.). В большинстве же других случаев при взаимодействии металлов с мышьяком, сурьмой и висмутом образуются соединения металлического типа. Стибиды и арсениды / -элементов и элементов подгруппы цинка — полупроводники. В ряду однотипных нитридов, фосфидов, арсенидов, стибидов и висмутидов ширина запрещенной зоны уменьшается, что свидетельствует об увеличении доли нелокализованной связи. Например  [c.381]

    В периодической системе нет резкой границы между элементами с металлической структурой и элементами с ковалентной каркасной структурой (рис. 14-8). Это видно из того, что кристаллы некоторых элементов обладают свойствами, промежуточными между проводниками и изоляторами. Кремний, германий и а-модификация олова (серое олово) обладают кристаллической структурой алмаза. Однако межзонная щель между заполненной и свободной зонами в этих кристаллах намного меньше, чем для углерода. Так, ширина щели для кремния составляет всего 105 кДж моль (Как мы уже знаем, для углерода она равна 502 кДж моль .) Для германия ширина межзонной щели еще меньше, 59кДж моль а для серого олова она лишь 7,5 кДж моль Ч Металлоиды кремний и германий называются полупроводниками. [c.631]

    Зонная теорий ( 50) показывает, что изоляторы и полупроводники в отличие от металлов не содержат частично заполненных энергетических зон. В изоляторах и полупроводниках (при отсутствии теплового или другого возбуждения) зоны, следующие за валентными (заполненными) зонами, являются пустыми, т. е. не. содержат электронов. Проводимость может возникнуть в них только в результате частичного перехода электронов из валентной зоны в ближайшую пустую зону. Возможность и вероятность такого перехода зависит прежде всего от того, насколько эта зона находится выше (по энергетическому уровню), чем валентная зона, т. е. какова затрата энергии, необходимая для такого перехода. Энергетический интервал между этими зонами называют запрещенной зоной, так как в этом интёрвале энергии электроны не могут находиться. Количество энергии, необходимой для указанного перехода, называют обычно шириной запрещенной зоны и выражают в электрон-вольтах. [c.148]

    Проведенное авторами исследование температурной зависимости электропроводности (табл. 3.7) показало, что ширина запрещенной зоны существенно ниже 2 эВ и составляет О,8-1,3 эВ, что свидетельствует о возможной принадаеяности олигомеров АСМОЛ к классу органических полупроводников. Но, с другой стороны, возникает парадоксальная ситуация, заключающаяся в существовании электроизоляционных свойств у олигомеров при комнатной и более низкой те1лперату-рах. Так, для олигомера типа АСМОЛ-1 уравнение температурной зависимости электропроводности имеет вид  [c.32]

    Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

    Полупроводники характеризуются удельным электрическим сопротивлением от 10 до 10 Ом-м. К полупроводникам относятся простые вещества, находящиеся при условиях, близких к нормальным, в твердом состоянии В, С, 81, Се, 8п, Р, Аз, 8Ь, 8, 8е, Те, I. Полупроводниками являются многие бинарные соединения оксиды (2пО, РеО), сульфиды (2п8, С<18), пниктогениды (СаАз, 2п8Ь), карбиды (81С), а также сложные соединения. Наиболее распространенные бинарные соединения полупроводников можно определить по простому правилу — это должны быть соединения по числу валентных электронов изоэлектронные бинарному соединению из атомов IV главной подгруппы. То есть это соединения элементов только четвертой, третьей и пятой, второй и шестой групп периодической системы. Ширина запрещенной зоны в полупроводниках изменяется от 0,08 эВ (у металла Зп) до 5,31 эВ (у неметалла С(алмаз))- [c.635]

    Зонная теория кристаллов. В зависимости от строения атомов и пр1]роды кристаллических решеток валентная зона и зона проводимости люгут перекрываться или не перекрываться. В случае, когда зоны не перекрываются, между ними имеется энергетический разрыв, который называется запрещенной зоной. В зависимости от характера заполнершя зон вещества подразделяют на проводники, полупроводн1П<и н диэлектрики (рис. 5.25). Различие между металлами и полупроводниками определяется прежде всего энергетическим состоянием электронов проводимости. Оио может быть охарактеризовано шириной запрещенной зоны, т. е. тем количеством энергии, которое необходимо затратить, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости. У металлов сразу же за валентной зоной идет зона проводимости (зона свободных электрон- [c.138]

    У полупроводников заполненная электронами валентаая зона и зона проводимости не перекрываются, но близки по энергии. Например, ширина запрещенной зоны для 81 или Ое составляет величину порядка 1,60-10 Дж (1 эВ). При наложении электрического пол , повышении температуры или под действием других факторов электроны в валентной зоне возбуждаются (энергия их возрастает) и они переходят через запрещенную зону в зону проводимости. При этом освобождаются энергетические уровни валентной зоны с более высокой энергией, а проводимость твердых тел возрастает. Освобожденные энергетические уровни могут быть заняты электронами валентной зоны, находящимися на энергетических уровнях с более низкой энергией. Эти электроны таким образом участвуют в проводимости. [c.132]


Смотреть страницы где упоминается термин Ширина полупроводников: [c.137]    [c.535]    [c.36]    [c.454]    [c.120]    [c.105]    [c.425]    [c.408]    [c.280]    [c.280]    [c.301]    [c.139]    [c.139]    [c.311]   
Введение в химию полупроводников Издание 2 (1975) -- [ c.22 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Полупроводники

Полупроводники полупроводники



© 2024 chem21.info Реклама на сайте