Типы полупроводников
В настоящее время известно множество химических элементов, но только 13 из них обладают полупроводниковыми свойствами. Но кроме элементарных полупроводников, которые есть в таблице Менделеева, насчитываются сотни и даже тысячи твердых растворов, обладающих полупроводниковыми свойствами.
Поэтому было принято классифицировать полупроводниковые материалы, как показано на рисунке.
Все полупроводники могут быть разделены на кристаллические и некристаллические.
Общей чертой некристаллических полупроводников является отсутствие дальнего порядка в расположении атомов, результатом которого является существенные изменения в энергетическом спектре и низкая подвижность носителей заряда.
В промышленности из-за сложностей производства многокомпонентных материалов применяются бинарные и элементарные полупроводники.
Среди бинарных полупроводников выделяют наиболее изученные и широко используемые группы полупроводниковых соединений.
В одну группу обычно включают соединения с одинаковой стехиометрической формулой, то есть образованные из элементов, расположенных в одних и тех же группах периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Достоинства и недостатки полупроводников
Достоинства:
- возможность интеграции множества разных компонентов на одном кристалле;
- малые габариты, вес и энергопотребление по сравнению с электронными лампами;
- существенно более низкое напряжение питания полупроводниковых схем по сравнению с ламповыми;
- существенно более высокая надежность;
- отсутствие микрофонного эффекта;
- нечувствительность к внешним магнитным полям (лампы требуют магнитной экранировки);
- мгновенная готовность при включении питания – не надо ждать, пока разогреется катод;
- наличие комплиментарных приборов (два типа проводимости).
Изменение электропроводности полупроводников под влиянием температуры позволило применять их в приборах, работа которых основана на использовании этого свойства.
Полупроводники используют в качестве термометров для замера температур окружающей среды.
Недостатки:
- зависимость параметров от температуры (хотя иногда это и полезно, например, для термодатчиков);
- ограниченные напряжения – полупроводниковые приборы хорошо работают при токах в сотни ампер, но вот сделать прибор на сотни вольт – сложная задача;
- хуже радиационная стойкость по сравнению с лампами;
- сложнее получить высокую мощность на сверхвысоких частотах.
Они более чувствительны, чем термометры сопротивления, изготовляемые из металла под названием болометров и применяемые в лабораторной практике для измерения очень высоких или самых низких температур.
О температуре судят, замеряя электрическое сопротивление болометра. Но точность измерения с помощью этих приборов невелика, так как металлы изменяют свое сопротивление всего на 0,3 % на каждый градус.
