Care sunt semiconductori (pentru - Dummies -)

În acest articol, ei bine, nu este nimic extraordinar de importantă și interesantă, dar răspunsul la întrebarea simplă de „manechine“, care sunt principalele caracteristici distinge semiconductori din metale și dielectricilor?

Semiconductori - materiale (cristale, policristaline si amorfe, elemente sau compuși) la existența diferenței de bandă (între benzile de conducție și de valență).

semiconductori electronice numite cristale si materiale amorfe, care cea mai mare conductivitate electrică este intermediară între cea a metalelor (σ = 10 ÷ 10 april 6 ohmi -1 cm -1) și dielectrici (σ = 10 -10 ÷ -20 10 ohm -1 · cm -1). Cu toate acestea, li se atribuie valori de conductivitate limită sunt foarte condiționate.

Teoria Band ne permite să formuleze criteriul care permite solide divizate în două clase - metale si semiconductori (izolatori). Metale caracterizate prin niveluri fără o bandă de valență la care electronii se pot deplasa a primi energie suplimentară, de exemplu, datorită accelerării într-un câmp electric. O trăsătură distinctivă a metalelor este că au stat substanțial neexcitat (la 0 ° C) sunt electroni de conducție, adică electroni care participă într-o mișcare ordonată a unui câmp electric extern.

În semiconductori și izolatori la 0 K valență complet populate, iar banda de conducție este separat de acesta, iar zona interzisă cuprinde nici un transportator. Prin urmare, câmp electric nu prea puternic, nu este capabil de a spori electronii situate în banda de valență, și să le traducă în banda de conducție. Cu alte cuvinte, astfel de cristale de la 0 K trebuie să fie izolatori perfecte. Cu creșterea temperaturii sau prin iradiere de electroni astfel de cristal poate absorbi razele de căldură sau energie radiantă, sunt suficiente pentru tranziție în banda de conducție. În banda de valență în timp ce găurile de trecere apar, care pot fi, de asemenea, implicate în transferul de energie electrică. Probabilitatea de tranziție a unui electron din banda de valență la banda de conducție este proporțională cu (-ex / kT), unde Eg - decalaj banda. Atunci când o valoare mare, De exemplu, (2-3 eV), această probabilitate este foarte mic.

Astfel, substanțele unitare ale metalelor și nemetalelor are un substrat bine definit. În schimb, nemetale diviziune pe semiconductori și dielectrici un astfel de cadru nu este pur și arbitrar.

Anterior, a considerat că dielectrici poate fi atribuită la substanță cu valoarea benzii interzise Eg ≈ 2 ÷ 3 eV, cu toate acestea, mai târziu a aflat că multe dintre ele sunt semiconductori tipice. Mai mult, sa demonstrat că, în funcție de concentrațiile de impurități sau exces (peste stoichiometric) a atomilor de una dintre componentele unuia și aceluiași cristal poate fi un semiconductor și izolator. Acest lucru se aplică, de exemplu, cristale de diamant, oxid de zinc, galiu nitrură, etc. dielectrici Chiar tipice, cum ar fi titanat de bariu și stronțiu, precum și rutil prin restaurare parțială dobândi proprietăți semiconductoare, care este asociat cu apariția în ea de atomi de metal în exces.

Despartitor nemetale pe semiconductori și dielectricilor este, de asemenea, un anumit sens, așa cum este cunoscut pentru un număr de cristale, conductivitate electrică care nu poate îmbunătăți în mod semnificativ, fie prin introducerea de impurități sau prin lumină sau căldură. Acest lucru se datorează fie viața foarte scurtă de fotoelectroni sau existența unor capcane adânci în cristale sau mobilitate foarte mică de electroni, adică cu o rată extrem de scăzută a derivei într-un câmp electric.

Conductivitatea este proporțională cu concentrația de n, e, și mobilitatea purtător de sarcină. Prin urmare, dependența de temperatură a conductivității diferite materiale determină dependența de temperatură a acestor parametri. Pentru toate conductoarele electronice taxa e este constantă și independentă de temperatură. In cele mai multe materiale de valoare de mobilitate de obicei scade ușor odată cu creșterea temperaturii datorită intensității crescută de coliziuni între electroni și fononi în mișcare, adică datorită imprastiere de electroni prin vibratii de cristal cu zăbrele. Prin urmare, comportamentul diferit al metalelor, semiconductorilor și dielectricilor se datorează în principal concentrării purtător de sarcină și dependența de temperatură:

1) metale în concentrație de încărcare purtătoare n este mare și variază ușor cu temperatura. Variabila, inclusă în ecuația pentru conductivitatea electrică, este mobilitatea. Deoarece mobilitatea scade ușor cu temperatura, de asemenea, scade și conductivitatea electrică;

2) în semiconductori și dielectrici n general, crește exponențial cu temperatura. Această creștere rapidă a n face contribuția cea mai importantă la schimbarea conductivității decât scăderea mobilității. În consecință, conductivitatea electrică crește rapid odată cu creșterea temperaturii. În acest sens, dielectricilor poate fi privit ca un caz limită, din moment ce valoarea lui n este foarte scăzut în aceste materiale la temperaturi obișnuite. La temperaturi ridicate, conductivitatea dielectricilor separat atinge stratul semiconductor datorită creșterii n. Există invers - la temperaturi scăzute, unele semiconductori devin izolatori.

1. West A. Solid State Chimie. Partea 2. Ed. din limba engleză. - Mir, 1988. - 336 p.
2. cristalografie modernă. T.4. Proprietățile fizice ale cristalelor. - M. Nauka, 1981.

Studenții de la Facultatea de Chimie 501 Grupa: Bezzubov SI Vorobyova NA Efimov AA

Media: 7.0 (8 voturi)

Activitatea de cercetare a studenților în semestrul al 7-lea. Rezumate ale conferinței științifice de student.
Safronova TV
Conferința Științifică a studenților de la Facultatea de Materiale Universitatea de Stat din Moscova numit după Științe MV Lomonosov din Moscova Universitatea de Stat (USM FNM) - sunt o tradiție îndelungată. Conferința de iarnă în 7 semestru - ca punct de referință pentru studenți, este inseparabilă de procesul educațional se realizează calificarea de lucru de burlac.

Învățarea experiență în domeniul nanotehnologiei Technopreneurship

In acest studiu, vă rugăm să împărtășească experiența și atitudinea față de Technopreneurship nanotehnologia și domenii conexe. În avans, vă mulțumesc pentru indiferent ta!

munca de proiect

Astăzi devine din ce în ce mai populare asa-numitul proiect studenți de lucru, dar există opinii foarte diferite cu privire la acest subiect. Ne-ar fi recunoscători dacă ați putea exprima pe scurt opinia cu privire la această problemă printr-un vot. Vă mulțumim anticipat!