Полупроводниковые материалы и их применение

1.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
МАТЕРИАЛЫ И ИХ
ПРИМЕНЕНИЕ

2.

Полупроводни́к — материал, по удельной проводимости
занимающий промежуточное место между проводниками и
диэлектриками, и отличающийся от проводников сильной
зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей,
температуры и воздействия различных видов излучения.

3.

ПОЛУПРОВОДНИКИ В ПРИРОДЕ
Алмаз
Кремний
Германий

4.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ
Проводники
Хорошо проводят
электрический ток
К ним относятся металлы,
электроплиты, плазма
Наиболее используемые
проводники - Au, Ag, Cu, Al,
Fe
Полупроводники
Занимают по
проводимости
промежуточное положение
между проводниками и
диэлектриками
Si, Ge, Se, In, As
Диэлектрики
Практически не проводят
электрический ток.
К ним относятся резина,
стекло, бумага, сухое
дерево, пластмассы, фарфор

5.

Классификация
полупроводниковых материалов

6.

Виды полупроводников
По характеру проводимости:
- Собственная проводимость
- Примесная проводимость
По виду проводимости:
- Электронные полупроводники (n-типа)
- Дырочные полупроводники (р-типа)

7.

Собственная проводимость
Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки»
появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь
кристалл,
называют
полупроводниками
с
собственной
проводимостью.
В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация
свободных электронов равняется концентрации «дырок».

8.

Проводимость связана с подвижностью частиц следующим соотношением:
где ρ - удельное сопротивление, μ n- подвижность электронов, μ p - подвижность
дырок, Nn, p - их концентрация, q - элементарный электрический заряд
Для собственного полупроводника концентрации носителей совпадают, и
формула принимает вид:

9.

Главная особенность полупроводников заключается в том,
что их электропроводность резко увеличивается с
повышением температуры.
Удельное сопротивление полупроводника убывает с
ростом температуры ( рис.1).
Рис. 1 зависимость p=p(Т) для полупроводника

10.

Энергетические диаграммы собственного
полупроводника

11.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДОНОРНЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ

12.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АКЦЕПТОРНЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ

13.

Примесная проводимость
Примесная проводимость полупроводников — электрическая
проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных
или акцепторных примесей.
Примесным центром может стать:
- атом или ион химического элемента, входящего в состав
полупроводника;
- избыточные атомы или электроны, входящие в междоузлие
кристаллической решетки;
- дефекты кристаллической решетки: трещины, сдвиги, пустые узлы.

14.

Примеси можно разделить на донорные (отдающие)

15.

акцепторные (принимающие)

16.

Электронная проводимость
Электронная проводимость (проводимость n-типа) — проводимость
полупроводников, обусловленная электронами.

17.

ДЫРОЧНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
Дырочная проводимость (проводимость p-типа) - это проводимость
полупроводников, обусловленная дырками

18.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ:
В изготовлении:
1.Полупроводниковых диодов
2.Термисторов
3.Фоторезисторов
4.Фотодиодов
5.Светодиодов
6.Транзисторов
7.Микросхем

19.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ДИОДОВ
Солнечные батареи. Полупроводниковые диоды преобразуют
солнечный свет в электрическую энергию.

20.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМИСТОРОВ
Термисторы широко применяются в областях, где необходимо изменять
температуру, например в датчиках температуры.

21.

ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОРЕЗИСТОРОВ
Системы управления освещением. Фоторезисторы позволяют автоматически
регулировать освещение в зависимости от уровня освещенности окружающей
среды.

22.

ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОДИОДОВ
Оптическая связь. Фотодиоды преобразуют оптические сигналы в
электрические, что позволяет передавать данные по оптоволоконным линиям
связи на большие расстояния с высокой скоростью.

23.

ПРИМЕНЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ
Освещение и
подсветка. Уличное,
промышленное,
бытовое освещение,
декоративная
подсветка.

24.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ
Компьютеры и ноутбуки. Транзисторы используются в микропроцессорах,
которые составляют сердце компьютерной системы

25.

ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОСХЕМ
Смартфоны. В них используются процессоры для выполнения вычислительных
задач, модули памяти, микросхемы для беспроводной связи.

26.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Таким образом, полупроводниковые материалы играют критическую роль в
современной технологии и науке. Их уникальные свойства и возможности
применения делают их незаменимыми в различных областях, включая
электронику, солнечные батареи, кристаллическую технологию, лазеры,
микроэлектронику и другие. Благодаря постоянным исследованиям и разработкам
в области полупроводниковых материалов, мы можем ожидать еще большие
технологические прорывы и инновации в будущем.

27.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ