double arrow

Простые электронные полупроводники


  Элемент Группа в таблице Менделе- ева Ширина запре- щенной зоны   Элемент Группа в таблице Менделе- ева Ширина запре- щенной зоны
эВ х 10-19 Дж эВ х 10-19 Дж
Бор Кремний Германий Фосфор III IV IV V 1,10 1,12 0,72 1,50 1,76 1,79 1,15 2,40 Мышьяк Сера Селен Теллур Йод V VI VI VI VII 1,20 2,50 1,70 0,36 1,25 1,92 4,00 2,72 0,58 2,00

П р и м е ч а н и е. В некоторых модификациях свойствами полупроводников обладают еще олово (серое), сурьма и углерод.

К полупроводниковым композициямили полупроводниковым комплексам относятся материалы с полупроводящей или проводящей фазой, например, из карбида кремния и графита, сцепленных глинистой, стеклянной, керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются вилит, тирит, силит и др.

Из полупроводников изготавливают выпрямители, усилители и генераторы. Полупроводниковые системы используются для преобразования различных видов энергии в энергию электрического тока с высокими значениями коэффициента преобразования. Примерами полупроводниковых преобразователей могут служить солнечные батареи и термоэлектрические генераторы. При помощи полупроводников можно понизить температуру на несколько десятков градусов. В последние годы особое значение приобрели жидкокристаллические полупроводники, которые используются в устройствах вывода информации.




С помощью полупроводников можно измерять напряженность магнитного поля. Полупроводники могут служить также нагревательными элементами (силитовые стержни) и индикаторами радиоактивных излучений.

Впервые управляемый полупроводниковый прибор, названный транзистором, был продемонстрирован в США в 1949 году и с этого времени начался новый этап развития электроники – этап микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры.

Дальнейшее развитие электроники твердого тела позволило перейти от отдельных дискретных полупроводниковых приборов к созданию и массовому производству интегрированных схем и узлов радиоэлектронной аппаратуры. Это прогрессивное направление техники получило название микроэлектроники. При этом все элементы, интегрированные в одну функциональную микросхему, разрабатывались в едином технологическом процессе и были нераздельно связаны и электрически соединены между собой как единое целое. Это позволило резко повысить надежность и экономичность радиоэлектронной аппаратуры и уменьшить габариты. Уже в 60-х годах были созданы интегральные схемы (ИС), которые содержали до 100 элементов на одном полупроводниковом кристалле . В 70-х годах появились большие интегральные схемы (БИС), содержащие в одном кристалле уже до 104 элементов при размере элемента от 3 до 100мкм. В конце 70-х годов были созданы сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), содержащие до 106 элементов на одном кристалле при размерах элементов от1 до 3мкм.



Дальнейшей научной задачей, решаемой с помощью микроэлектроники, является освоение субмикронных размеров микросхем и создание сложнейших компьютерных систем для освоения космоса, для исследований в области биологии и медицины, для управления сложными технологическими процессами.

Исследования показали, что размеры элементов нельзя уменьшать беспредельно. Предельным размером их является значение 0,2мкм. Таким образом, существуют физические пределы развития интегральной микроэлектроники. Поэтому параллельно с интегральной микроэлектроникой в 80-е годы прошлого столетия начала развиваться функциональная электроника, позволяющая реализовать определенные функции аппаратуры без применения стандартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов, конденсаторов), базируясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле.

В начале 90-х годов прошлого века зародилось также новое направление электроники – наноэлектроника. В основе нанотехнологии лежит размещение нужных атомов в определенных нужных местах, что позволяет создавать приборы с неизвестными до сих пор свойствами.

Чтобы понять принцип действия таких сложных приборов, рассмотрим сначала как устроены типичные полупроводники и какие процессы в них протекают.







Сейчас читают про: