Img00149

3. MATERIAŁY POŁPRZEWODZĄCE

3.1. WŁASNOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW

3.1. Do półprzewodników zalicza się materiały, które nie są ani dobrymi przewodnikami elektryczności, ani też dobrymi izolatorami — zajmują one miejsce pośrednie między metalami a dielektrykami. W temperaturze pokojowej ich konduktywność zawiera się w granicach od 10 ⁷ do 10⁵ l/Q • m. Najbardziej specyficzną własnością półprzewodników jest bardzo silna zależność ich konduktywności od czystości materiałów oraz odczynników zewnętrznych jak: temperatura, pole elektryczne czy promieniowanie.

W układzie okresowym pierwiastków półprzewodniki zajmują miejsce w grupie IV i w grapach sąsiednich (tabl. 3.1 — 1). Półprzewodniki należące do grapy IV nazywane są półprzewodnikami elementarnymi ponieważ składają się z atomów jednego rodzaju. Natomiast związki atomów grapy III i IV oraz pewne kombinacje pierwiastków z grap II i VI tworzą tzw. półprzewodnikowe związki międzymetaliczne lub półprzewodniki złożone (tabl. 3.1—2). Istnieje więc wiele materiałów półprzewodnikowych. W przyrządach półprzewodnikowych najczęściej stosowany jest krzem: diody, tranzystory, układy scalone są zazwyczaj wykonywane z krzemu.

Tablica 3.1 — 1

Wycinek z okresowego układu pierwiastków

Grupa 11 2 elektrony walencyjne	Grupa III 3 elektrony walencyjne	Grupa IV 4 elektrony walencyjne	Grupa V 5 elektronów walencyjnych	Grupa VI 6 elektronów walencyjnych
Be	B	C	P.	S
Mg	Al	Si	As	Se
Zn	Ga	Ge	Sb	Te
Cd	In	Pb	Bi
	Tl

Półprzewodniki złożone znajdują m.in. zastosowania w przyrządach emitujących lub absorbujących światło. Na przykład półprzewodnikowe źródła światła są powszechnie wykonywane z GaAs, GaP lub związków mieszanych GaAsP. Materiały fluorescencyjne stosowane w ekranach telewizorów są zwykle związkami półprzewodnikowymi grap II i IV np. ZnS. W detektorach światła stosuje się głównie związki InSb, CdSe lub związki ołowiu typu PbTe i PbSe. Elektryczne i optyczne własności półprzewodników są ściśle zależne od ilości domieszek, które muszą być wprowadzane do materiałów półprzewodnikowych w bardzo precyzyjny sposób.