Полупроводниковые материалы

Полупроводниковые материалы – это основные материалы из которых сегодня выполняется современная база электронных средств.

Классификация:

Все полупроводниковые материалы классифицируются на 2 группы

1. Элементарные полупроводниковые материалы.

2. Полупроводники сондинения.

К элементарным полупроводникам относят: Ge, Si, Se, Te.

Основные свойства:

Параметр	Ge	Si	Se	Te
а,	5,66	5,42	4,3	-
	5,3	2,3	4,8	6,24
	936	1444	220	450
	68		-	10
	12,5	16	6,3	25

Параметры:

а) Температурный коэффициент линейного расширения;

б) Коэффициент собственных примесей;

в) Ширина запрещённой зоны;

г) Подвижность электронов или дырок.

Рассмотрим основные полупроводниковые материалы.

Кремний

Кремний нашёл наиболее широкое применение в электронной промышленности. В производстве требуется кремний с различными электрическими параметрами. Эти параметры обеспечиваются за счёт диффузии различных элементов таблицы Менделеева в полупроводниковые материалы. В связи с этим в полупроводнике образуется электронная проводимость типа n-проводимости или дырочная проводимость р-типа.

n-тип:

Электронная проводимость в Si обеспечивается элементами пятой группы таблицы Менделеева (As, Sb, P)

p-тип:

Дырочная проводимость в Si обеспечивается диффузией в кремний таких элементов как Al и В.

Сегодня в промышленности для изготовления ИМС, БИМС производится кремний со следующими характеристиками:

1. Удельная электропроводность .

2. Рабочая температура .

Кремний используется: транзисторы, диоды, ИМС, СБИС.

Классификация кремния (по РЭТУ 1221-64)

(РЭТУ – радиоэлектронные технические условия)

Класс	Подкласс
1	1, 1С, 1СУ, 1СС
2	2А, 2Б, 2БС, 2В, 2Г, 2Д
3	3, 3С, 3СП
4	4, 4С
5	5, 5С

Маркировка:

(состоит из букв и цифр), например КЭФ 1С

Расшифровка маркировки:

К – кремний;

Э (Д) – тип проводимости, в данном случае электронная;

Ф – легирующая компонента, в данном случае фосфор;

7,5 – удельное омическое сопротивление ;

0,1 – диффузионная длина пробега, либо время жизни не основных носителей тока (нс).

В отдельных случаях для изготовления электронных средств требуется особо чистый кремний, в этом случае маркировка, например, имеет вид: БКЭФ 1С, (Б – безтигельный метод изготовления кремния).

Германий

Тоже широко применяется в промышленности.

Основные недостатки:

- большая чувствительность к примесям;

- маленькая рабочая температура.

Преимущества:

- Германий лучше работаем в схема СВЧ диапозона.

Проводимость р-типа в германии получают легированием в него таких элементов как In, Ga, а n-типа легированием германия элементами Ba и Sb.

В промышленности германий выпускается со следующими параметрами:

1. Удельная электропроводность

2. Рабочая температура .

Германий применяется в изготовлении мощных выпрямителей, диодов, датчиков ЭДС, потенциометров.

Классификация германия (по РЭТУ 1231-05)

Класс	Подкласс
1	1а, 1ас, 1асс, 1б, 1бс
2	2
3	3а, 3б, 3бс, 3в, 3г, 3д

Маркировка:

Например: 1а ГДГ 0,75/0,5

Расшифровка:

1а – класс/подкласс;

Г – германий;

Д – дырочная проводимость;

Г – легирующий элемент, в данном случае галлий;

0,75 – удельное омическое сопротивление;

0,5 – диффузионная длина пробега.

При поставке полупроводникового материалов на производство все его данные заносятся в паспорт. В паспорте указывается: тип проводимости, удельное омическое сопротивление, длина слитка, вес слитка, номер протокола испытаний.

Теллур в настоящее время не используется. Лет 30 – 50 назад был основным полупроводниковым материалом и изготавливались из него мощные выпрямители. Сегодня он используется как фоторезистивный материал.