Физические свойства полупроводников. Носители заряда в примесных полупроводниках.

История развития электроники.

Электрон – с Греч.(янтарь).

Конец 19 начало 20 века – бурное развитие электроники. Первые шаги технической электроники- 1872 г русский электроник Ладыгин А.Н. сделал лампу накаливания.

1884 г американский ученый Эдисон Т.А. открыл явление термоэлектронной эмиссии.

Стимулом для развития электроники послужило изобретение русским ученым Поповым в 1889 г – радио.

1895 г построил первый в мире радиоприемник.

1904 г английский ученый Флеминг открыл двухэлектродный электровакуумный прибор – диод.

1907 г в США изобретено ученым Лиде Форестом – триод, позволяющий усиливать и генерировать сигнал.

1922 г построена самая мощная в мире радиостанция мощностью 400 кВт им.Коминтерна.

В начале 20-х годов Лосев исследовал кристаллический детектор. Под руководством академика Иофе разработана теория полупроводников.

1948 г в США созданы полупроводниковые триоды- транзисторы. За это изобретение создатели этого получили Нойбелевскую премию.

1949 г транзисторы появились в СССР.

Первые интегральные схемы были созданы в США 1958 г Килби и Нойсом независимо друг от друга. А в 1962 г был начат их промышленный выпуск.

В одной интегральной схеме 20000 транзисторов что позволило создать микрокалькулятор, большее количество транзисторов – появились микропроцессоры.

Первые ЭВМ появились в 40-х годах в США в Англии в России практически одновременно.

Первая ЭВМ в СССР сконструирована в Киеве Лебедевым С.А. ЭВМ первого поколения на лампах 1953-1960 гг. были огромными. С начала 60-х годов ЭВМ – второго поколения на дискретных элементах. Начало 70-х годов ЭВМ – третьего поколения на интегральных схемах.

Физические свойства полупроводников. Носители заряда в примесных полупроводниках.

Помимо чистых проводников широко используются примесные полупроводники:

n-типа с избытком отрицательных зарядов;

p-типа с избытком положительных зарядов(дырки);

Для получения полупроводников n-типа в чистый полупроводник вводят примесь, создающую в полупроводник только свобоные электроны. Примесь является поставщиком электронов и ее называют донорной.

Для германия и кремния – 4-я группа периодической системы донорной служат элементы 5-й группы (сурьма, фосфор, мышьяк), атомы которых имеют 5 валентных электронов 4электроны каждого атома донорной примеси участвуют в ковалентной связи с соседними атомами исходного материала, а 5-й избыточный становится свободным. Электроны в таких полупроводниках являются основными носителями заряда, а дырки- неосновными.Рис.1.1.

Ge+Sb n-типа.

Рисунок.1.1

В полупроводниках p-типа введение примеси направлено на повышение конценрации дырок. Задача решается использованием элементов 3-й группы (индий, галий, аллюминий, бор), атомы которых имеют три валентных электрона.

Рисунок.1.2

При наличии такой примеси каждый ее атом образует только три заполненых ковалентных связей с соседними атомами исходного полупроводника. 4-я связь остается незаполненой. Недостающий валентный электрон принимается от одного из соседних атомов кристаллической решетки. Переход этого электрона приводит к образованию дырки в ковалентной связи соседнего атома. Примесь за счет которой достигается повышение концентрации дырок в полупроводниках называется акцепторной. Ток в дырочном полупроводнике переносится восновном дырками. Дырки являются основными носителями заряда а электроны неосновными.Рис.1.2