Полупроводники бывают простые и – сложные. Полупроводник, основной состав которого образован атомами одного химического элемента, будеи простым. Полупроводник, основной состав которого образован атомами двух или большего числа химических элементов, будет – сложным.
В полупроводниках носителями за-1 ряда, обусловливающими электрическую проводимость, являются дырки – проводимости и электроны. Полупроводник, не содержащий примесей, влияющих на его электропроводность, называется собственным полупроводником. Электропроводимость собствек – ио полупроводника в равновесном состоянии обусловлена как дырками проводимости, так и электронами проводимости, причем их концентрации равны. Полупроводник, электропроводность которого определяется примесями, называется примесным полупроводником. Полупроводник, электрическая проводимость которого обусловлена в основном перемещением дырок проводимости, будет дырочным полупроводником. У электронного полупроводника проводимость обусловлена в основном электронами проводимости.
Свойства полупроводников объяснены в зонной теории твердых тел, Для электронов в твердых телах имеются разрешенные и запрещенные зоны энергии. В каждой из разрешенных зон энергия изменяется дискретным образом и число энергетических состояний ограниченно. Если валентная зона заполнена электронами полностью, а следующая зона разрешенных энер* гий (зона проводимости) — „ПУС . и интервал запрещенных энергий.„на запрещенной зоны ДЕ) не пре – gbm! aeT 1—3 эВ, то такие твердые тела будут полупроводниками. При —2730G Центрическая проводимость таких веществ равна нулю. В результате ка – к0го-лвбо энергетического воздействия (температуры, излучения) электроны из валентной зоны могут бытв переведены в зону проводимости. В полупроводнике возникают носители заряда: электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Электрическая проводимость полупроводников увеличивается с повышением температуры и определяется соотношением
О = O0 ехр (—ДElkT),
Где ДE — ширина запрещенной зоны; k — постоянная Больцмана; T — абсолютная температура.
Известно около 1000 простых и сложных полупроводников. Многие из них используются для изготовления различных электронных приборов и микросхем, СВЧ-генераторов, фоточувствительных и преобразовательных приборов, лазеров, термисторов, термоэлементов, тензочувствительных элементов, датчиков Холла и др,
Обычно полупроводниковые материалы, предназначенные для использования в электронике, изготовляют В виде монокристаллических слитков согласно ГОСТ 4.64—80.
Свойства полупроводниковых приборов определяются свойствами исходных материалов. Для полупроводниковых материалов, выпускаемых промышленностью, применяются те или иные из показателей качества, установленных ГОСТ 4.64—80 (номенклатура показателей).
Простые полупроводники. Из простых полупроводников наибольшее применение нашли кремний и германий – Некоторые физико-химические свойства германия и кремния приведены в табл. 74.
Для изготовления разнообразных приборов требуются полупроводнико-, вые материалы с различными свойства – ми – Ниже при описании марок полупроводниковых материалов, выпускаемых промышленностью, после характеристик монокристаллических слитков в скобках приводится условное обозначен 8ие характеристики, Для каждого типа полупроводникового’ материала установлены и контролируются показатели качества, определенные ГОСТ 4164—80. Группы и подгруппы марок материала имеют различный набор численных значений показателей качества.
Слитки монокристаллического кремния (ТУ 48-4-295—82), предназначенные для производства полупроводниковых приборов и микросхем, получают методом Чохральского (К) (ОКП 17 7211) с ориентацией продольной оси монокристаллического слитка [111], [100],[013] диаметром42i|—102,5±| мм и базовой длиной 60—150 мм или бестигелыюй зонной плавкой (БК) (ОКП 17 7221) с ориентацией [111 !диаметром 23—46 мм и длиной 40—70 мм. Отклонение плоскости торцового среза слитка кремния от плоскости ориентации (а) не должно превышать 3°. Концентрация атомов оптически активного кислорода (No2) должна быть не более 1 • IO23 м-3 в слитках кремния, полученных бестигельнои зонной плавкой, и 7- IO23 м~8 в слитках, полученных методом Чохральского.