Полупроводники

Диэлектрики

Металлы

Вещества, у которых валентная зоны и зона проводимости перекрываются - металлы.

Вещества, у которых ширина запрещенной зоны достаточно велика для того, чтобы ни один электрон, находящийся в валентной зоне, не мог ни при какой температуре, вплоть до температуры плавления, переброситься в зону проводимости, называются диэлектриками.

Диэлектрики имеют очень высокое электрическое сопротивление.

В полупроводниковой электронике большое практическое значение имеют диэлектрики, представляющие собственные оксиды полупроводников. Для кремния - это двуокись кремния SiO₂, имеющая ширину запрещенной зоны 8 эВ.

Оценки показывают, что при ширине запрещенной зоны Eg > 2 эВ вероятность перехода электрона из валентной зоны в эону проводимости становится бесконечно малой при всех доступных нам температурах, поэтому к диэлектрикам можно отнести все изоляторы, у которых E_g > 2 эВ.

Однако следует помнить, что такая классификация подходит только к ²чистым² беспримесным веществам, поскольку легирование диэлектриков, например, алмаза (Eg = 5,5 эВ) приводит к возникновению у них проводимости, характерной для полупроводников.

полупроводники - это вещества, у которых за счет теплового возбуждения заметное число электронов попадает из валентной зоны в зону проводимости и при отличной от нуля температуре сравнительно хорошо проводят ток.

Наиболее широкое применение в полупроводниковой (пп) технике получили кремний [ Si ], германий [ Ge ], селен [ Se ], а также пп соединения: арсенид галлия [ GaAs ], карбид кремния [ SiC ], сульфид кадмия [ CdS ] и пр.

Существуют еще интересные с точки зрения зонной структуры кристаллы, которые имеют большое практическое значение.

Нередки случаи, когда при Т близкой к 0^о К зоны перекрываются очень незначительно. Такие вещества обладают промежуточными между металлами и полупроводниками свойствами: их часто называют полуметаллами. Концентрация электронов в них изменяется в широких пределах n = 10¹⁸¸10²¹ см^-3. Характерными примерами таких веществ могут служить висмут[ Bi ], сурьма [ Sb ].

Существует еще один особый класс веществ, строго занимающий промежуточное положение между металлами и полупроводниками - бесщелевые полупроводники - кристаллы, у которых расстояние между валентной зоной и зоной проводимости равно нулю. В бесщелевых полупроводниках нижняя заполненная электронами зона примыкает к верхней зоне, в которой при Т близкой к 0^о К вовсе нет электронов.

К бесщелевым полупроводникам относятся теллурид ртути HgTe, а также серое олово a-Sn.

Изменяя межатомное расстояние в полупроводниковых кристаллах под давлением, можно добиться перекрытия валентной зоны и зоны проводимости. При этом рассматриваемое вещество превратится из полупроводника в металл.

Дата добавления: 2014-01-06