Классификация полупроводников основные вещества и свойства (6 видео)

Полупроводники — это материалы, способные проводить электрический ток лучше, чем изоляторы, но хуже, чем металлы. Они играют важную роль в современной электронике и науке, так как являются основным компонентом полупроводниковых приборов, таких как транзисторы и диоды.

Полупроводники могут быть классифицированы на основе их основных веществ, наиболее известными из которых являются кремний, германий и галлий. Кремний является самым распространенным полупроводником и используется в большинстве полупроводниковых приборов. Германий обладает лучшими электрическими свойствами, нежели кремний, но его использование ограничено из-за его высокой цены. Галлий является редким и дорогим веществом, однако его использование в полупроводниках позволяет создавать устройства с высокой пропускной способностью и высокими частотами.

Основные свойства полупроводников включают их нагреваемость, чтобы улучшить электрическую проводимость, которая может быть увеличена, введя определенные примеси в структуру материала. Такие примеси называются допантами и могут быть либо пенталами, такими как арсенид галлия или фосфид индия, либо тривалентными примесями, такими как бор или германий. Допанты позволяют создавать либо больше электронов, называемых «экстрактами», либо меньше электронов, называемых «дырками», что приводит к изменению электрических характеристик полупроводника.

Содержание

Классификация полупроводников
Общая информация
Основные свойства полупроводников
Классификация полупроводников по структуре
Вещества и их свойства
Кремний
Германий
📸 Видео

Видео:ОКСИДЫ, КИСЛОТЫ, СОЛИ И ОСНОВАНИЯ ХИМИЯ 8 класс / Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать

Классификация полупроводников

Полупроводники, как и другие вещества, могут быть разделены на разные группы в зависимости от своих свойств. Классификация полупроводников осуществляется на основе их структуры, химического состава и проводимости.

Одной из основных классификаций полупроводников является разделение на элементарные полупроводники и составные полупроводники. Элементарные полупроводники состоят из одного химического элемента, таких как кремний (Si) и германий (Ge). Составные полупроводники, напротив, состоят из различных элементов, например, соединений группы III-V, таких как галлий арсенид (GaAs) и индиев арсенид (InAs).

Другой способ классификации полупроводников основывается на их проводимости. Полупроводники могут быть разделены на две категории: N-тип и P-тип. В N-типовых полупроводниках проводимость обеспечивается наличием свободных электронов, которые передвигаются по сетке кристаллической структуры. В P-типовых полупроводниках проводимость обусловлена наличием дырок, т.е. положительно заряженных недостатков электронов.

Также полупроводники могут быть классифицированы по структуре: однородные и неоднородные. Однородные полупроводники имеют однородное распределение примесей по всему объему кристалла, что обеспечивает равномерность их свойств. Неоднородные полупроводники, напротив, содержат различные области с разным составом и проводимостью.

Классификация полупроводников является важным инструментом для понимания и исследования их свойств и применений. Разделение полупроводников на различные группы позволяет более точно анализировать и управлять их электронными и оптическими свойствами, а также применять их в различных областях, включая электронику, солнечные батареи, светодиоды и многое другое.

Видео:Предмет химии. Вещества и их свойства. 7 класс.Скачать

Общая информация

состояния. Они обладают уникальными свойствами, которые позволяют использовать их в широком

спектре приложений, начиная от полупроводниковых приборов и транзисторов и заканчивая

солнечными батареями и светодиодами.

Полупроводники обладают такими особенными свойствами, как изменение электрической проводимости

под воздействием различных факторов, таких как температура и наличие примесей. Это делает их

идеальным выбором для электронных компонентов, где необходимо управлять электрическим током и

сигналами.

Материалы, используемые в полупроводниках, имеют различную структуру и химический состав. Наиболее

распространенными полупроводниками являются кремний и германий. Они обладают определенными

свойствами, которые делают их особо полезными в электронике и солидном состоянии.

В следующих разделах мы рассмотрим основные свойства полупроводников, их классификацию по

структуре и более подробно остановимся на кремнии и германии — двух наиболее важных и широко

используемых полупроводниках.

Основные свойства полупроводников

Основные свойства полупроводников:

Проводимость: Полупроводники обладают средней проводимостью электрического тока. Они не являются полностью проводниками, как металлы, но и не являются диэлектриками, которые не проводят электрический ток.
Температурная зависимость проводимости: Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. При повышении температуры, проводимость увеличивается, а при понижении — уменьшается.
Положительная и отрицательная проводимость: В полупроводниках существуют электроны с отрицательным зарядом и дырки с положительным зарядом. Электроны отвечают за электропроводность валентной зоны, а дырки — в зоне проводимости.
Полупроводники типа p и n: Существуют два типа полупроводников: тип p (положительный) и тип n (отрицательный). Тип p заполняется дырками, а тип n — электронами.
Импуризация: Добавление примесей (импурных атомов) в полупроводник позволяет изменить его электрические свойства.
Прикладной потенциал: Полупроводники применяются в различных устройствах и технологиях благодаря возможности управления их проводимостью при помощи внешних напряжений.

Эти основные свойства делают полупроводники широко используемыми в различных областях, таких как электроника, солнечные батареи, системы светоизлучения и датчики. Изучение и использование полупроводниковых материалов является важной частью современной науки и технологий.

Классификация полупроводников по структуре

Полупроводники могут быть классифицированы по своей структуре, которая определяет их основные свойства и применение. Существует несколько типов полупроводников, включая однородные и двухслойные структуры.

Однородные полупроводники имеют один тип элементов в своей структуре. Наиболее распространенным и известным однородным полупроводником является кремний, который состоит только из атомов кремния.

Двухслойные полупроводники состоят из двух различных элементов, образующих разные слои в структуре. Примером двухслойного полупроводника является германий, который состоит из атомов германия и атомов другого химического элемента, образующих разные слои в структуре.

Каждый тип полупроводника имеет свои уникальные свойства и применения. Однородные полупроводники, такие как кремний, обладают высокой электропроводностью и широко используются в электронике для создания транзисторов, интегральных схем и солнечных панелей.

Двухслойные полупроводники, например, германий, обладают одновременно положительными и отрицательными свойствами, что позволяет им использоваться в различных областях, включая оптоэлектронику и фотовольтаические системы.

Классификация полупроводников по их структуре помогает понять их основные свойства и применение, а также определить механизмы передачи электричества и создания электронных устройств.

Видео:ПОЛУПРОВОДНИКИ | Электропроводность полупроводников и их свойстваСкачать

Вещества и их свойства

Основными полупроводниками являются кремний (Si) и германий (Ge). Они обладают некоторыми общими свойствами, такими как низкое сопротивление электрическому току при низких температурах и высокое сопротивление при высоких температурах.

Как и все вещества, полупроводники обладают определенными физическими и химическими свойствами. Например, у них есть определенный уровень энергии, который может быть изменен под действием внешних факторов, таких как теплота или свет. Это свойство называется полупроводниковым эффектом.

Полупроводники также могут быть легированы, то есть им могут быть добавлены различные примеси, чтобы изменить их электрические свойства. Например, добавление примеси бора позволяет создавать полупроводники с типом проводимости P, а атомы фосфора делают их типом проводимости N. Эти свойства делают полупроводники очень полезными для создания различных электронных устройств.

Важно отметить, что полупроводники могут быть использованы не только для проведения электрического тока, но и для генерации света и тепла. Например, светодиоды и лазеры являются полупроводниковыми устройствами, которые основаны на принципе электролюминесценции, когда электрический ток преобразуется в световую энергию.

Кремний

Основные свойства кремния:

Кремний является твердым материалом с серым металлическим блеском.
Он имеет низкую плотность и высокую температуру плавления (1414 °C).
Кремний является полупроводником с широкой запрещенной зоной, что позволяет ему эффективно передвигать электроны при низких температурах.
Он обладает высокой химической стойкостью и устойчив к окислению.

Классификация кремния по структуре:

Кристаллический кремний — обладает регулярной кристаллической структурой и представляет собой идеальную решетку атомов кремния.
Аморфный кремний — не имеет определенной кристаллической структуры, а его атомы находятся в хаотическом порядке.

Кремний используется в производстве полупроводниковых приборов, таких как диоды, транзисторы и интегральные схемы. Он также является основным материалом для создания солнечных батарей, использующих фотоэлектрический эффект кремния для преобразования солнечной энергии в электричество.

Кремний имеет огромное значение в современной технологии и является важным компонентом для различных электронных устройств. Благодаря своим уникальным свойствам, кремний продолжает занимать ведущую позицию среди полупроводников на сегодняшний день.

Германий

Германий обладает некоторыми уникальными свойствами, которые делают его ценным материалом для создания электронных компонентов.

Основные свойства германия:

Свойство	Значение
Атомный номер	32
Относительная атомная масса	72,630
Плотность	5,323 г/см³
Температура плавления	938,25 °C
Температура кипения	2830 °C
Теплоемкость	0,32 Дж/г·К
Электроотрицательность	2,01

Германий отличается от других полупроводников своей высокой подвижностью электронов и возможностью изменять свойства с помощью легирующих примесей.

Вещества, содержащие германий, широко используются в микроэлектронике для изготовления транзисторов, солнечных батарей, инфракрасных датчиков, лазеров и др. Возможности германия по совершенствованию процессов и устройств с фотопроводимостью и высокими электронными радиусами дают ему заметное преимущество перед другими материалами.

Таким образом, германий является важным материалом в области полупроводниковой технологии, и его свойства и применения продолжают развиваться и исследоваться.