Жартылай өткізгіштер

КІРІСПЕ

Электр өрісіндегі мінездемелері бойынша материалдар мынандай түрлерге бөлінеді: диэлектриктер немесе электр оқшаулайтын материалдар; жартылай өткізгіштер, өткізкіштер.

Ғылыми-техникалық прогресс электроникасыз мүмкін емес. Электрониканың қарқынды дамуы есептеу техникасында, автоматикада, радиотехникада және теледидарда, өлшеу техникасында, медицинада, биологияда және т. б. кеңінен қолданылатын жаңа әр түрлі жартылай өткізгіш құрылғылар мен интегралды микросхемалардың пайда болуымен байланысты.

Жартылай өткізгіштер-бұл диэлектриктер мен өткізгіштер арасындағы кедергінің мөлшері бойынша аралық позицияны алатын заттардың кең тобы. Бөлме температурасындағы жартылай өткізгіштердің кедергісінің диапазоны шартты түрде 106-108Ом-М мәндерімен шектеледі.жартылай өткізгіштердің айрықша қасиеті олардың кедергісінің қоспалардың концентрациясына қатты тәуелділігі болып табылады. Қоспаларды енгізген кезде өткізгіштік мәні ғана емес, оның температураға тәуелділігі де өзгереді. Жартылай өткізгіштердің көпшілігінде меншікті қарсылық температураға және басқа сыртқы энергетикалық әсерлерге (жарық, электр және магнит өрісі, иондаушы сәулелену және т.б.) байланысты. Терморезисторлардың (термисторлардың), фоторезисторлардың, сызықтық емес резисторлардың (варисторлардың), тензорезисторлардың жұмысы жылу, жарық, электр өрісі, жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі арқылы басқарылады.

Жартылай өткізгіш құрылғылар мен микроэлектроника құрылғыларын жасау үшін монокристалдар да, поликристалды материалдар да қолданылады.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1.1. Жартылай өткізгіштер

Жартылай өткізгіштер — өзінің электрлік қасиеті жағынан өткізгіштер мен диэлектриктердің (мысалы, германий, кремний) арасынан орын алатын элементтер. Металдармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер электр тоғын аз өткізеді, ол сәулелену кезінде жарық энергиясының ағымымен өзгере алады. Радиолампалармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер құралдардың көлемі мен салмағы аз, электрлік және механикалық беріктігі жоғары болады, олар ұзақ уақыт қызмет ете алады және электр энергиясын аз пайдаланады. Осындай қолайлы қасиеттеріне орай жартылай өткізгіштерді әскери радиотехникалык аппаратураларда жиі қолданады. Жартылай өткізгіштердің кәдімгі температурадағы электрөткізгіштігі металдардың электрөткізгішітігі мен салыстырғанда аз. Өте төмен температурада олар диэлектриктерге ұқсайды. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі температура мен жарық әсерінен қатты өзгереді, яғни температура артады және жартылай өткізгіш неғұрлым қатты жарықталынса, оның электрөткізгіштігі де соғұрлым жоғары болады. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі оның құрамына өте аз шамада қоспалар енгізу жолымен басқарылады. 

Химиялық құрамы бойынша жартылай өткізгіш материалдарды қарапайым және күрделі деп бөлуге болады.

Қарапайым (қарапайым) жартылай өткізгіш материалдар периодтық жүйенің 12 химиялық элементі болып табылады: III топта – В; IV – С, Ge, Si. Sn (сұр қалайы); V – R, As, Sb; VI – S, Se, Te; VII-I. жартылай өткізгіш электроникада негізінен GE және Si қолданылады, ал қалғандары күрделі қосылыстардың қоспалары немесе компоненттері ретінде қолданылады.

Жартылай өткізгіштік қасиеттері бар және екі, үш немесе одан да көп элементтерді қамтитын химиялық қосылыстар күрделі жартылай өткізгіш материалдар болып табылады. Екі элементтен тұратын жартылай өткізгіш қосылыстар екілік деп аталады. Олар сандық индекстері бар латын әліпбиінің әріптерімен белгіленеді (әріптердің үстіндегі рим цифрлары периодтық жүйеде топпен, ал әріптердің астындағы араб цифрлары стехиометриялық коэффициентпен белгіленеді): ASHVV (GaAs, JnSb), AIIBVI(CdS. ZnSe), AIVBVI (PbTe), AIVBIV (SiC), A2VB3VI (Bi2Te3) және т. б.