Материаловедение для помощников машиниста электровоза (стр. 21 )

В  результате  очистки  кремния  получают  (в  зависимости  от  введённых  примесей) кремний  с  электронной  или  дырочной  электропроводностью.

Образцы  полированного  кремния  имеют  цвет  стали. Кремний – хрупкий  материал. Основные  характеристики  очищенного  нелегированного  кремния: плотность  2320  кг/кубический  метр; температура  плавления  1420  градусов; удельное  электрическое  сопротивление  2,3  Ом. метр; диэлектрическая  проницаемость  11,7. У  кремния  с  электронной  проводимостью  удельное  электрическое  сопротивление  0,05 – 12  Ом. метр, а  с  дырочной – 0,06 – 600  Ом. метр.

Кремний  применяют  более  широко, чем  германий, так  как  верхний  предел  рабочей  температуры  приборов  на  его  основе  150 – 200  градусов, а  на  основе  германия  70 – 80  градусов. Кремний  используют  при  производстве  мощных  диодов (вентилей), тиристоров (управляемых  диодов), интегральных  микросхем  и  других  приборов.

3.Селен. Исходными  материалами  для  получения  селена  являются  остатки, образующиеся  при  электролитическом  рафинировании  меди. Твёрдый  селен  может  иметь  аморфное  и  кристаллическое  строение. Серый  кристаллический  селен  получают  из  расплавленного  аморфного  селена  при  медленном  охлаждении  его  от  температуры  плавления (220  градусов) до  комнатной. Кристаллический  селен  является  примесным  полупроводником  с  дырочной  электропроводностью (удельное  электрическое  сопротивление  1000  Ом. метр), имеющим  поликристаллическую  структуру. Основные  характеристики  селена: плотность  4800  кг/кубический  метр; температура  плавления  217  градусов; удельное  электрическое  сопротивление  800 – 5000  Ом. метр; диэлектрическая  проницаемость  6,3. Интервал  рабочих  температур  селена  в  выпрямителях  от  минус  60  градусов  до  плюс  75  градусов.

Селен  применяют  для  изготовления  селеновых  выпрямителей, фотоэлементов  и  фоторезисторов.

4.Теллур – серебристо-белое  кристаллическое  вещество. Температура  плавления  451  градус; удельное  электрическое  сопротивление  290000  Ом. метр.

Поликристаллический  слиток  теллура  получают  при  медленном  охлаждении  расплавленного  теллура  в  открытом  тигле. Из  слитка  вырезают  несколько  монокристаллов.

Технический  теллур  применяют  в  качестве  легирующей  добавки  к  свинцу, в  виде  сплавов  с  висмутом, сурьмой  и  другими  металлами, которые  используют  для  изготовления  термоэлектрических  генераторов. В  стекольной  и  керамической  промышленности  теллур  применяют  в  качестве  красителя.

  УРОК  № 35.

ТЕМА. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ  МАТЕРИАЛЫ: СЛОЖНЫЕ  ПОЛУПРОВОДНИКИ.

  ДЗ (1), с. 159; (2), с. 149 – 166.

  Полупроводниковые  соединения.

Структура  сложных  полупроводников  образуется  атомами  различных  химических  элементов. К  этой  группе  относятся  твёрдые  растворы  и  химические  соединения.

  1.Сложные  полупроводники  4-й  группы  Периодической  системы  Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА.

Карбид  кремния – хрупкий  материал  поликристаллического  строения. Карбид  кремния  образуется  в  результате  химического  соединения  кремния  и  углерода. Исходными  материалами  для  его  получения  являются  чистый  кварцевый  песок  и  кокс.

Карбид  кремния, легированный  фосфором, сурьмой  или  висмутом, имеет  тёмно-зелёную  окраску  и  обладает  электронной  электропроводностью, а  легированный  галлием, алюминием  или  бором, имеет  тёмно-фиолетовую  окраску  и  обладает  дырочной  электропроводностью.

Основные  характеристики  карбида  кремния: плотность  3200  кг/кубический  метр; температура  плавления  2700  градусов; удельное  электрическое  сопротивление  100 – 100000  Ом. метр; диэлектрическая  проницаемость  6,5 – 7,5.

Карбид  кремния  является  примесным  полупроводником, но  при  температуре  1400  градусов  и  выше  у  него  появляется  собственная  электропроводность.

Наиболее  чистые  сорта  карбида  кремния  применяют  в  производстве  варисторов – резисторов, работающих  в  интервале  температур  от  минус  50  градусов  до  плюс  80  градусов. Варисторы  используют  в  устройствах  автоматического  регулирования.

Из  поликристаллического  карбида  кремния  получают  монокристаллы  карбида  кремния, которые  широко  используют  для  изготовления  диодов  и  транзисторов  на  рабочие  температуры  до  700  градусов, а  также  для  производства  светодиодов.

  2.Сложные  полупроводники  3-й  группы  Периодической  системы  Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА.

2.1.Арсенид  галлия. Нелегированный  арсенид  галлия  имеет  электронную  электропроводность. При  его  легировании  цинком  образуется  арсенид  галлия  с  дырочной  электропроводностью.

Арсенид  галлия  выпускают  в  виде  монокристаллических  слитков  диаметром  12 мм, которые  применяют  дл  изготовления  полупроводниковых  приборов.

Арсенид  галлия  является  основным  материалом  для  производства  лазеров, туннельных  диодов, генераторов  СВЧ  колебаний, первичных  преобразователей  света, датчиков  низких  температур, некоторых  интегральных  микросхем  и  др.

2.2.Антимонид  галлия. Монокристаллические  слитки  антимонида  галлия  получают  из  поликристаллического  материала  выращиванием  из  расплава.

Благодаря  высокой  чувствительности  к  деформациям  антимонид  галлия  применяют  для  изготовления  тензометров, при  производстве  туннельных  диодов  и  микроволновых  детекторов.

2.3.Фосфид  галлия. Нелегированные  кристаллы  обладают  дырочной  электропроводностью. В  качестве  донорских  примесей  используют  теллур  и  серу,  акцепторных – цинк.

Поликристаллический  фосфид  галлия  получают  синтезом  исходных  веществ  в  двухзонной  печи  при  температуре  1500  градусов. Эти  слитки  имеют  электронную  электропроводность. Из  поликристаллического  фосфида  галлия  получают  монокристаллический  фосфид  галлия  в  виде  пластин  5х5х1,5 мм  электронной  и  дырочной  электропроводности. Основная  область  применения: производство  светодиодов  и  солнечных  батарей.  2.4.Арсенид  индия. Монокристаллические  слитки  арсенида  индия  применяют  для  изготовления  датчиков  Холла, фотодиодов, лазеров, а также  приборов  с  гальваномагнитными  эффектами.

2.5.Антимонид  индия. Получают  антимонид  индия  сплавлением  в  атмосфере  водорода  высокочистого  индия  и  сурьмы. Затем  выращивают  монокристаллические  слитки  и  пластины  с  электронной  и  дырочной  электропроводностью. Для  легирования  используют  теллур, цинк, германий. Антимонид  индия  применяют  для  изготовления  датчиков  Холла, оптических  фильтров  и  термоэлектрических  генераторов, фоторезисторов  и  др.

2.6.Фосфид  индия  применяют  для  изготовления  лазеров.

  3.Сложные  полупроводники  2-й  группы  Периодической  системы  Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА.

3.1.Сульфид  цинка. У  нелегированных  кристаллов  сульфида  цинка – электронная  электропроводность; для  получения  дырочной  электропроводности  используют  легирование  элементами  1-й  группы  Периодической  системы  элементов  .

Сульфид  цинка  применяют  для  изготовления  люминофоров  различных  приборов: осциллографических  и  телевизионных  электронно-лучевых  трубок, люминесцентных  осветительных  и  цифровых  ламп, а  также  для  создания  лазеров  и  пьезоусилителей  акустических  колебаний.