félvezető anyagok
Semiconductors teszik ki egy kiterjedt területen az anyagok, amelyek különböznek egymástól a sokféle elektromos és fizikai tulajdonságai, valamint a sokféle kémiai összetétel, amely meghatározza a különböző beállításokat a műszaki felhasználásra.
Szerint a kémiai jellege modern félvezető anyagok sorolhatók négy fő csoportra:
1. Kristályos félvezető anyagok épült atomok vagy molekulák egyetlen elem. Ilyen anyagok széles körben használják jelenleg, germánium, szilikon. szelén. A bór, szilícium-karbid és mások.
2. oxid félvezető kristályos anyag, m. E. anyagok fém-oxidok. A legfontosabbak a :. rézoxid, cink-oxid, kadmium-oxid, titán-dioxid, nikkel-oxid, stb Ebben a csoportba tartoznak anyagok alapján készült a bárium-titanát, a stroncium, cink, és más szervetlen vegyületek, különböző adalék kicsi.
3. Kristályos félvezető anyagok vegyületeken alapuló atomok a harmadik és ötödik csoport a periódusos rendszer elemeinek. Az ilyen anyagok példái közé tartoznak az indium antimonidból, gallium és alumínium, azaz. E. Az antimon vegyületet indium, gallium és alumínium. Elvitték a nevét intermetallikus vegyületeket.
4. Kristályos félvezető anyagok alapján kénvegyületek, szelén és tellúr egy kézzel és réz, kadmium és n és sertés a többi. Az ilyen vegyületeket nevezzük rendre: szulfidok, szelenideket és telluridok.
Ezek az anyagok egy olyan csoportját alkotják monokristályos félvezetők. A leggyakoribb anyagok monokristályos germánium és szilícium. P azrabotany és előállítási módjait egykristályok a szilícium-karbid. Mono-kristályai intermetallikus vegyületeket.
Más félvezető anyagok keveréke sok apró kristályok véletlenszerűen forrasztott egymáshoz. Ezeket az anyagokat nevezzük polikristályos. Képviselői polikristályos félvezető anyagok szelén, és a szilícium-karbid, valamint az anyagok készült különböző oxidok módszereket kerámia technológiával.
Tekintsük az általánosan használt félvezető anyagok.
Germánium - egy elem a negyedik csoport a Mendeleev periódusos rendszer elemeinek. Germánium egy fényes ezüst színű. germánium Olvadáspont 937,2 ° C A természetben, ez gyakran előfordul, de nagyon kis mennyiségben. A jelenléte germánium cink ércek találhatók a hamut a különböző szenek. A fő forrása a germánium pernye szén-án és hulladék acél növények.
A kapott sor kémiai műveletek germánium öntvényből nem egy anyag, amely alkalmas a félvezető eszköz is. Ez tartalmazza az oldhatatlan szennyeződések, nem egy egykristály és nincs dópoló vezetünk a reaktorba, szükségessé vezetési típusúak.
A tisztításhoz a buga az oldhatatlan szennyeződések széles körben alkalmazható zóna olvasztásos módszer. csak azok a szennyeződések eltávolíthatók ezzel a módszerrel, amely különbözik oldódnak a félvezető és a szilárd anyagot annak olvadék.
Germánium magas keménységű, de rendkívül törékeny és megtöri apróra becsapódáskor. Azonban, a gyémánt fűrésszel vagy más eszközök is fűrészeltünk vékony lemezek. Hazai ipar gyártott germánium adalékolt elektronvezetőképességgel értékeket különböző ellenállású 0,003-45 ohm x cm és a germánium-adalékolt p-típusú vezetéssel rendelkezik, ellenállása 0,4-5,5 ohm x cm vagy nagyobb. A fajlagos ellenállása tiszta germánium szobahőmérsékleten # 961; = 60 ohm x cm.
Germánium félvezető anyagot széles körben használják nemcsak a diódák és tranzisztorok. ebből előállított nagy teljesítményű egyenirányítók nagy áramok esetében több érzékelők mérésére mágneses térerősség, ellenállás-hőmérő alacsony hőmérsékleten és mások.
Silicon széles körben elterjedt a természetben. Úgy, mint a germánium, egy eleme a periódusos rendszer elemeinek, és a negyedik csoport azonos kristályos (köbös) szerkezete. Polírozott szilícium szerez egy fémes fényű acélból.
Csakúgy, mint a germánium, szilikon van egy törékeny. Olvadási hőmérséklete lényegesen magasabb, mint a germánium 1423 ° C-on ellenállás a tiszta szilícium szobahőmérsékleten # 961; = 3 × 10 5 ohm-cm.
Mivel a szilícium-olvadási hőmérséklet jelentősen magasabb, mint a germánium, az grafittégelyből helyettesítjük kvarc, mert a grafit magas hőmérsékleten is reagálnak a szilíciummal és így szilícium-karbid. Ezen túlmenően, a megolvadt szilícium eshet grafitból szennyeződések.
Félvezető ipar gyárt szilícium adalékolt elektronvezetőképességgel (különböző minőségű) ellenállással 0,01-35 ohm x cm, és egy p-típusú vezetőképesség is különböző minőségű ellenállással 0,05-35 ohm x cm.
Szilícium, valamint a germánium, széles körben használják gyártásához számos félvezető eszköz. A szilícium egyenirányító elért magasabb fordított feszültség és a működési hőmérséklet (130-180 ° C), mint a germánium-egyenirányítók (80 ° C). A pont szilícium gyártják és síkbeli diódák és tranzisztorok, napelemek és más félvezető eszközök.
Ábra. A 3. ábra a függőség a fajlagos ellenállása a germánium és szilícium a koncentrációja mindkét típusú dópoló anyag ott.
Ábra. 3. Effect of a szennyeződések koncentrációja az értéke fajlagos ellenállása a germánium és szilícium szobahőmérsékleten: 1 - szilícium-dioxid, 2 - germánium
A görbék az ábrán látható, hogy a dopolószerek alapvető hatással van a nagyságát ellenállás: germánium megváltoztatja a nagysága g saját ellenállása 60 ohm x cm és 10 -4 ohm x cm, azaz 5 x 10 5-ször, és y .. szilícium 3 x március 10-április 10 ohm x cm, azaz. e. a 3 x 10 9-szer.
Mint anyag gyártásához nemlineáris ellenállásokat kapunk, különösen széles használatra polikristályos anyag - szilícium-karbid.
Ábra. 4. Szilícium-karbid
Szilícium-karbid gyártott szelep levezető távvezetékek - az eszköz védelmére egy átviteli vonalon a túlfeszültség. Az őket a nemlineáris félvezető kerekek (szilícium-karbid) a földön folyik áram hatása alatt túlfeszültség miatti hullámok egy sorban. Ennek eredménye, hogy visszaáll a normális működését a vonalon. Üzemi feszültség a hajtás vonal ellenállás és megnövekedett szivárgási áram vonal földre megszűnik.
Két fő típusa a szilícium-karbid van kialakítva függően bevezetett dópoló: zöld és fekete. Ezek különböznek egymástól vezetési típusú, nevezetesen zöld szilícium-karbid obkidaet vezetőképes n-típusú, és a fekete - p-vezetési típusú.
A szelep levezetők készülnek szilícium-karbid, átmérőjük 55 mm és 150 mm, és a magassága 20 és 60 mm közötti. A szelep levezető szilícium-karbid kerekek sorba vannak kapcsolva egymással, és a szikraköz. Egy rendszer, amely a meghajtó és a szikraköz, a tekercsrugó összenyomódik. Csavarral levezető csatlakozik egy vezetékes átviteli vonalon. és c másrészt levezető van kötve a földelő vezetéket. Összes példány feltöltött egy porcelán levezető házban.
Normál feszültség az átviteli vonalon folyó a vonal nem megy át a szelepet. Emelt azonos feszültségek (túlfeszültség) által termelt légköri elektromosság, vagy a belső túlfeszültség-szikraközök lyukasztott, és a szelep lemezek alatt lesz egy nagy feszültséget.
Az ellenállás drámaian esik, amely biztosítani fogja a jelenlegi szivárgás a vonalat a földön. Az utolsó nagyfeszültségű áramot csökkenteni fogja a normális ellenállást és növeli a szelep lemezeket. A szelep zárva, azaz a. E. A működési aktuális sor akkor nem lehet figyelmen kívül hagyni.
Szilícium-karbid van egy másik alkalmazás a félvezető egyenirányítók működő magas üzemi hőmérsékleten (legfeljebb 500 ° C).