Предыдущая статья была анонсом новой тематики на канале, которая будет направленна на изучение принципов работы полупроводниковый устройств. Но, чтобы на достойном уровне овладеть понятием механизма работы таких вещей, необходимо сначала овладеть хотя бы самым минимумом теоретической основы полупроводников.
Начну я пожалуй с самого основного в этой теории - с описания кристаллических структур полупроводников. Что же такое кристалл?
По определению - это твердое тело с упорядоченной периодически повторяющейся структурой (кристаллической решеткой). Полупроводники относятся к монокристаллам, то есть к кристаллу в котором сохраняется ближний и дальний порядок.
Дальним порядком называется упорядоченное расположение дальних ячеек по всему кристаллу. Проще говоря: это когда один и тот же тип кристаллической структуры сохраняется практически во всем объеме твердого тела.
Ближний порядок - это упорядоченное расположение частиц в каждой элементарной ячейке. Иначе говоря - это когда кристаллическая структура сохраняется только в небольшом объеме твердого тела. Большинство кристаллов относится к поликристаллам, т.е. таким телам в которых сохраняется ближний порядок, но не сохраняется дальний.
Почему в электронике используются именно монокристаллы? Причина их использования проста - это предсказуемость поведения, то есть для них разработана теоретическая база, которая хорошо описывает протекающие в них процессы. Но в некоторых случаях используют и поликристаллы, например в качестве затвора в МДП структурах, но об этом позже.
Основными полупроводниками, использующимися в электронной промышленности являются Кремний, Германий и Арсенид Галия.
Кристаллическая решетка кремния и германия представляет собой кристаллическую решетку типа "алмаз". Это две кубические гранецентрированные решетки (в вершинах и в серединах граней куба находятся атомы вещества), смещенные относительно друг друга на четверть объемной диагонали.
Структура Арсенида-Галия представляет собой кристаллическую решетку типа "цинковой обманки". Эта структура идентична предыдущей, то в узлах находятся разные атомы.
Не сложно догадаться, что все эти полупроводники будут отличаться друг от друга своими физическими свойствами. Основной показатель кристаллической решетки - это постоянная решетки (а). Расстояние между двумя соседними атомами. Так у Кремния это число равняется 0,543 нм, у Германия 0,566 нм и у Арсенида-Галия 0,565 нм. Казалось бы, что разница совсем небольшая, но на самом деле это не так. Разница в доли ангстрем (10^(-10) м) может значительно сказаться на таком показателе, как подвижность носителей а следовательно и на его сопротивлении, но об этом я расскажу в следующих статьях.
Наиболее популярным материалом в настоящее время является Кремний, так как получить его значительно проще и приборы, построенные на его основе, обладают более выгодными температурными режимами работы.
Получают монокристаллический Кремний при помощи метода Чохральского. Заключается от в расплавлении чистого кремния, после в этот расплав опускают затравку (небольшой кусочек монокристаллического Кремния), которая служит центром кристаллизации, то есть эта структура начинает разрастаться. И во время этого образующуюся болванку вытягивают вверх получая таким образом цилиндро-образную заготовку.
На этом статья подошла к концу. Обязательно подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые выпуски, в которых я буду дальше посвящать вас в мир электроники. Поддержите канал своими лайками, это важно для его развития, так эту статью сможет увидеть большее количество людей. Всего вам доброго и до скорых встреч!