Курс лекций Теория конструктивных материалов

 

Полупроводники. Кремний.

Это один из распространенных элементов земной коры ( около 30% ). Технический кремний (около одного процента примесей ) получают в электрических печах восстановлением его оксидов углесодержащими веществами. Затем химическим путем образуют легколетучие хлористые соединения кремния, например трихлорсилан (SiHCl3), представляющий собой жидкость с температурой кипения около 32 °С. После тщательной дополнительной очистки трихлорсилан с потоком водорода поступает в камеру восстановления, в которой на нагретые электрическим током до 1250 °С кремниевые стержни – затравки оседает чистый поликристаллический кремний. Процесс ведут до получения нужного диаметра стержня ( до 100 и более мм).

Физические свойства кремния:

атомная масса 28,06;

атомный объем 11,7;

постоянная решетки 0,542 нм;

плотность при 20°С  2,3 Мг/м3;

средний температурный коэффициент линейного расширения (0-100°С)  4,2 × 10-6 К-1;

коэффициент теплопроводимости 80 Вт/(м К);

средняя удельная теплоемкость (0-100°С) 710 Дж/(кг К);

температура плавления 1414°С;

удельная теплота плавления 1,6 × 106 Дж/кг;

коэффициент поверхностного натяжения ( при температуре плавления)  0,72 Н/м;

собственное удельное сопротивление при20°С 2000 Ом м;

собственная концентрация основных носителей 1 × 1016 м-3;

ширина запрещенной зоны при 20°С  1,12 эВ;

подвижность электронов 0,14 м2/(В × с);

подвижность дырок 0,05 м2(В × с);

диффузионная длина неосновных носителей 0,1-0,5 мм;

работа выхода электронов 4,3 эВ;

первый ионизационный потенциал 8,14 В;

диэлектрическая проницаемость 12,5;

термо – ЭДС относительно платины при DТ = 100К 41,6 мВ.

 

 Электропроводимость кремния очень сильно зависит от концентрации примесей.

В настоящее время кремний является основным материалом для изготовления полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, фотоэлементов, тензопреобразователей и твердых схем микроэлектроники. При использовании кремния верхний предел рабочей температуры приборов может составлять в зависимости от степени очистки материала 120 –200°С, что значительно выше, чем для германия.

Другие главы электронного учебника "Физика"

Учебник Ядерная и атомная физика для студентов Строение и общие свойства атомных ядер Энергия связи ядра Механизм ядерных реакций Фотоядерные реакции

Электромагнитное взаимодействие

Электрический заряд Электромагнитное поле Общие свойства электростатического поля Поле, создаваемое произвольным распределением заряда Потенциал системы точечных зарядов

Лабораторные работы Закон Ома для полной цепи Мощность в цепи постоянного тока Явление резонанса в цепи переменного тока

Лекции и конспекты по курсу Электростатика Электрическое поле Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом Основная задача электростатики Закон Кулона

Справочные материалы по разделу Электричество Электрический ток и элементы электрических цепей.

Курс лекций Теория конструктивных материалов

Кристаллическое строение металлов Кристаллизация Основы теории сплавов Металлы. Полупроводники Электропроводность твёрдых диэлектриков Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери диэлектриков

Расчет электрических цепей Цепи постоянного и переменного тока Расчёт трёхфазных электрических цепей Законы Кирхгофа и расчёт резистивных электрических цепей Расчёт магнитной цепи Расчёт электрического поля Сборник заданий по ТОЭ Явление электромагнитной индукции и магнитные цепи Электрические цепи постоянного тока Электрические цепи переменного тока Баланс мощностей Граф электрической цепи Лекции по курсу основы электротехники