БУДОВА Й ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ

До напівпровідників належать: деякі метали (сіре олово), оксиди металів, сульфіди (сполуки сірки), селеніди (сполуки селену), телуриди, деякі сплави тощо. Значна частина напівпровідників має кристалічну будову.

Рис. 5.1 Будова германія

Усі напівпровідники поділяють на три великі групи.

1. Атомні напівпровідники (мають атомну кристалічну решітку) - бор, кремній, фосфор, сірка, германій, селен, цирконій, сіре олово та ін. Ці елементи належать до IV, V, VI груп періодичної системи елементів Менделєєва і становлять компактну групу, вліво від якої-розміщені елементи з вираженими металевими властивостями, впра­во - з металоїдними;

2. напівпровідники з іонною кристалічною решіткою, в якій атоми зв'язані кулонівськими силами, наприклад CdS, РbS;

3. напівпровідникові сполуки з валентними зв'язками, в яких атоми утворюють кристали типу однієї гігантської молекули (карбід кремнію, антимонід індію, арсенід галію та ін.).

Типовими.напівпровідниками є германій (Ge), кремній (Sі). Розглянемо докладніше герма­ній (рис. 5.1). Він належить до IV періоду і IV групи періодичної системи елемен­тів. В електронній оболонці його є 32 електрони. Електрони вну­трішніх насичених шарів не беруть участі в хімічних реакціях. Чотири електрони в зовнішньому шарі N зв'язані з ядром атома слабко (ва­лентні електрони) і можуть вступати в хімічні зв'язки з іншими атомами. У найпростішому випадку такий зв'язок здійснюється двома валентними електронами, які належать обом атомам, що взаємодіють. Зв'язки можуть утворюватися і двома або трьома парами електронів. Такий, хімічний парноелектронний зв'язок атомів називається ковалентним. Коли з окремих атомів германію утворюється кристалічна решітка, то в процесі зближення атомів кожний валентний електрон замість того, щоб обертатись навколо свого ядра, починає обертатися навколо двох ядер - свого й сусіднього. Атоми германію утворюють кубічну решітку, в якій кожний атом зв'язаний парноелектронними зв'язками з чотирма найближчими атомами. Так, зовнішні орбіти кожного атома доповнюються до восьми електронів і утворюється найбільш стійкий стан. На рис. 2.10 зображено плоску діаграму парноелектронного зв'язку. В атомі кремнію 14 електронів, з них 4 - валентні, які взаємодіють з іншими атомами так само, як і в германії.

Електричні властивості напівпровідників залежать від освітленості, дії зовнішніх полів, температури, домішок тощо.

При Т К напівпровідники є ізоляторами, а при високих температурах їх електропровідність наближається до провідності ме­талів. З підвищенням температури електропровідність напівпровідни­ків зростає, тоді як у металів вона зменшується.

Поиск по сайту: