Рис. 12.2. Типы проводимости в полупроводниках: а — п-тип, б — р-тип

Если элементы, имеющие три валентных электрона, например элементы III группы Периодической таблицы, такие как бор, алюминий, индий или галлий, используются в качестве примеси к кремнию, тогда все три его валентных электрона образуют ковалентные связи с соседними атомами кремния, но теперь недостает одного электрона, т.е. нет одной связи, она не заполнена. Так появляется дырка, перемещаемая как единица положительного заряда, поскольку заполнение дырки электроном из соседней ковалентной связи выглядит как перемещение дырки. Энергетические зоны для материала тогда показывают уровень энергии, называемый акцепторным, с дырками как раз выше валентной зоны (Рис. 12.26). Энергетический барьер между акцепторным уровнем и валентной зоной составляет около 0.01 эВ. Электроны из валентной зоны легко переходят на акцепторный уровень. Теперь больше дырок в валентной зоне, чем электронов в зоне проводимости, и электрическая проводимость определяется главным образом дырками (дырочная проводимость), поэтому такой полупроводник с преобладанием акцепторных примесей называют дырочным, или p-типа, где р означает, что проводимость осуществляется главным образом носителями с положительным зарядом.

Полупроводники не ограничиваются только элементами IV группы — кремнием и германием. Полупроводники могут быть получены из соединения элементов III и V групп, например ар-сенид галлия, из соединения элементов II и VI групп, например сульфид кадмия, и из соединения элементов IV и VI групп, например сульфид свинца.

Если напряжение на конденсаторе увеличивать от нуля, то ток между обкладками будет увеличиваться незначительно до некоторого значения, определяемого пробивным напряжением, когда наступает пробой — необратимое разрушение твердого диэлектрика под действием поля и потеря им изолирующих свойств. После этого ток резко увеличивается. Напряженность электрического поля, при которой наступает пробой, называют электрической прочностью. Поскольку напряженность электрического поля равна градиенту напряжения, то электрическая прочность — это напряжение пробоя, деленное на толщину диэлектрика, к которому приложено напряжение.

12.2. СВОЙСТВА Электропроводность

В Табл. 12.1 приведены удельные сопротивления и проводимости ряда обычно применяемых твердых металлов и сплавов при температуре около 20°С. Отметим, что проводимость — это обратная величина сопротивления, и она имеет единицу размерности сименс (См). Удельная электропроводность — тоже величина, обратная удельному сопротивлению, имеет единицу размерности См/м. В технике удельную проводимость часто выражают в процентах по отношению к удельной проводимости отожженной меди при 20°С. Такие значения указывают как значения IACS. В Табл. 12.2 приведены значения сопротивлений обычно применяемой металлической проволоки, а в Табл. 12.3

— удельные сопротивления изоляторов (см. также Табл. 9.7).

Табл. 12.1. Удельные сопротивления и проводимости металлов и сплавов при 20°С

Материал

Удельное сопротивление |108 Ом*м]

IACS проводимость [%]

Алюминий (99.996%)

2.65

64.9

Латунь патронная (70%)

6.2

желтая

6.4

Константан (55% Си, 45% Ni)

49.9

3.5

Медь (>99.90%, электролитическая)

1.71

(>99.95%, бескислородная)

1.71

проволока, 1% Cd

2.2

сплав, 15% Zn

4.7

сплав, 20% Zn

5.4

сплав, 2% Ni

5.0

сплав, 6% Ni

9.9

Золото

2.35

Железо (99.99%)

9.7

17.7

углеродистая сталь, 0.65% С

9.5

Табл. 12.1 (окончание)

Материал

Удельное сопротивление |108 Ом*м]

[ACS проводимость 1%1

Манганин, 87% Си, 13% Мп

48.2

3.5

Нихром, 80% Ni, 20% Си

1.6

Никель, 99.8%

8.0

Фосфорная бронза, 3%

8.6

Платина

10.6

сплав, 10% 1г

сплав, 10% Rb

Серебро

1.59

сплав, 10% Си

сплав, 15%Cd

4.9

Сталь легированная

3.1

17% Со

6.3

Вольфрам

5.65

Табл. 12.2. Сопротивления проволоки при 20°С


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒