Розкрити основні проблеми фізики напівпровідників в даний час
жүктеу/скачать 52.95 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. Поняття про напівпровідників
- Домішкова провідність.
|
Введення Фізика напівпровідників має велике значення в сучасному світі. Дослідження провідності різних математиків почали проводитися в XIX столітті. Вивчення властивостей напівпровідників почалося, коли виникла потреба в нових джерелах енергії. На основі напівпровідників були створені нові прилади: термоелектрогенератори, сегнетоелектричні і фотоелектричні прилади. Напівпровідники мають велику область застосування. Крім радіотехніки на основі напівпровідників розроблені фотоелементи, фотодіоди, інтегральні схеми. Це все призвело до появи нових ЕОМ і ПК. Видно, що впродовж XIX - XX століть, фізика напівпровідників розвивається, напівпровідники впроваджуються у розвиток радіотехніки та інші галузі. Ця тема актуальна протягом двох століть. В даний час ця тема продовжує вивчатися. Зараз же вирішуються проблеми фізики напівпровідників, такі як: гетероструктури у напівпровідниках, квантові ями і точки, зарядові та спінові хвилі, мезоскопія, квантові явища в напівпровідникових системах, нанотрубки. Ці проблеми обговорювалися 19 червня 2002 в ДАІШ на міжнародній конференції «Темна матерія, темна енергія і гравітаційна лінзування» В.Л. Гінзбургом. Метою мого реферату є - вивчити дослідження напівпровідників на протязі з XIX до теперішнього часу. Завдання: Показати внесок видатних діячів у вивчення властивостей напівпровідників і розкрити основний положення їхніх робіт. Розкрити основні проблеми фізики напівпровідників в даний час. Показати область застосування напівпровідників і їх розвиток 1. Поняття про напівпровідників Напівпровідники як особливий клас речовин, були відомі ще з кінця XIX століття, тільки розвиток теорії твердого тіла дозволила зрозуміти їх особливість задовго до цього були виявлені: 1. ефект випрямлення струму на контакті метал-напівпровідник 2. фотопровідність Властивості напівпровідників Напівпровідники - широкий клас речовин, що характеризується значеннями питомої електропровідності що лежить у діапазоні між питомою електропровідністю металів і хороших діелектриків, тобто ці речовини не можуть бути віднесені як до діелектрика (так як не є хорошими ізоляторами), так і до металів (не є хорошими провідниками електричного струму). До напівпровідників, наприклад, відносять такі речовини як германій, кремній, селен, телур, а також деякі оксиди, сульфіди і сплави металів. Напівпровідники довгий час не привертали особливої уваги вчених та інженерів. Одним з перших почав систематичні дослідження фізичних властивостей напівпровідників видатний радянський фізик Абрам Федорович Іоффе. Він з'ясував що напівпровідники - особливий клас кристалів з багатьма чудовими властивостями: 1) З підвищенням температури питомий опір напівпровідників зменшується, на відміну від металів, у яких питомий опір з підвищенням температури збільшується. Причому як правило в широкому інтервалі температур зростання це відбувається експоненціонально. Питомий опір напівпровідникових кристалів може також зменшаться при дії світла або сильних електронних полів. 2) Властивість односторонньої провідності контакту двох напівпровідників. Саме ця властивість використовується при створенні різноманітних напівпровідникових приладів: діодів, транзисторів, тиристорів і ін 3) Контакти різних напівпровідників у певних умовах при освітленні або нагріванні є джерелами фото - е. д. с. або, відповідно, термо - е. д. с. Будова напівпровідників і принцип їх дії. Як було вже сказано, напівпровідники є особливим класом кристалів. Валентні електрони утворюють правильні ковалентні зв'язки, схематично представлені на рис. 1. Такий ідеальний напівпровідник зовсім не проводить електричного струму (при відсутності освітлення і радіаційного опромінення). Так само як і в непроводнікамі електрони в напівпровідниках пов'язані з атомами, проте цей зв'язок дуже нетривка. При підвищенні температури (T> 0 K), освітленні або опроміненні електронні зв'язку можуть розриватися, що призведе до відриву електрона від атома (рис. 2). Такий електрон є носієм струму. Чим вище температура напівпровідника, тим вище концентрація електронів провідності, отже, тим менше питомий опір. Таким чином, зменшення опору напівпровідників при нагріванні обумовлено збільшенням концентрації носіїв струму в ньому. На відміну від провідників носіями струму в напівпровідникових речовинах можуть бути не лише електрони, але і «дірки». При втраті електрона одним з атомів напівпровідника на його орбіті залишається порожнє місце - «дірка» при впливі електричним поле на кристал «дірка» як позитивний заряд переміщується у бік вектора E, що фактично відбувається завдяки розриву одних зв'язків і відновлення інших. «Дірку» умовно можна вважати частинкою, що несе позитивний заряд. Домішкова провідність. Один і той же напівпровідник має або електронною, або діркової провідністю - це залежить від хімічного складу введених домішок. Домішки роблять сильний вплив на електропровідність напівпровідників. Так, наприклад, тисячні частки відсотків домішок можуть у сотні тисяч разів зменшити їх опір. Цей факт, з одного боку, вказує на можливість зміна властивостей напівпровідників, з іншого боку, він свідчить про труднощі технології при виготовленні напівпровідникових матеріалів із заданими характеристиками. Розглядаючи механізм впливу домішок на електропровідність напівпровідників, слід розглядати два випадки: Електронна провідність. Добавка в германій домішок, багатих електронами, наприклад миш'яку чи сурми, дозволяє отримати напівпровідник з електронною провідністю або напівпровідник n - типу (від латинського слова «негатівус» - «негативний»). Діркова провідність Добавка в той же германій алюмінію, галію або індію створює в кристалі надлишок дірок. Тоді напівпровідник буде володіти діркової провідністю - напівпровідник p - типу. Діркова домішкова електропровідність создется атомами мають меншу кількість валентних електронів, ніж основні атоми. На рис. 4 схематично показані електронні зв'язку германію з домішкою бору. При 0 До всі зв'язки укомплектовані, тільки у бору не вистачає одного зв'язку (див рис. 4а). Однак при підвищенні температури бор може наситити свої зв'язки за рахунок електронів сусідніх атомів (див рис. 4б). Подібні домішки називаються акцепторними. жүктеу/скачать 52.95 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|