Область применения полупроводников

Реферат

Полупроводниками называют вещества, обладающие электронной проводимостью, занимающей промежуточное положение между металлами и изоляторами. От металлов они отличаются тем, что носители электрического тока в них создаются тепловым движением, светом, потоком электронов и т.п. источником энергии. Без теплового движения (вблизи абсолютного нуля) полупроводники являются изоляторами. С повышением температуры электропроводность полупроводников возрастает и при расплавлении носит металлический характер. Полупроводники обязаны своим названием тому обстоятельству, что по величине электропроводности они занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами. Однако характерным для них является не величина проводимости, а то, что их проводимость растет с повышением температуры (у металлов она уменьшается).

Полупроводниками являются вещества, у которых валентная зона полностью заполнена электронами, а ширина запрещенной зоны невелика (у собственных полупроводников не более 1 эв).

Полупроводники — широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока).

К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.

1. История открытия

После изобретения в 1904 г. Дж. Флемингом двухэлектродной лампы-диода и Л. Де Форестом в 1906 г. трехэлектродной лампы-триода в радиотехнике произошла революция. Эти изобретения позволили усиливать не только телеграфные сигналы, но и перейти к радиотелефонии — передаче по радио человеческого голоса. Помимо этого, они позволили усиливать высокочастотные колебания. Началось бурное развитие радиотехники. Но одновременно с ним выявились недостатки применения вакуумных электронных приборов. Электронная лампа имеет небольшой срок службы. Приняв средний срок службы лампы за 500 часов, при количестве ламп в одном устройстве 2000 штук в среднем каждые 15 минут следовало бы ожидать отказа по крайней мере 1 лампы. Для обнаружения неисправности следовало проверить как минимум несколько сотен ламп. Недостатки электронных ламп особенно остро выявились в конце 40-х—начале 50-х гг. прошлого века с появлением первых электронно-вычислительных машин. Их надежность и размеры определялись именно размерами, энергетической емкостью и надежностью используемых в них вакуумных ламп. Выход из кризиса открыли полупроводниковые приборы, которые, несмотря на свои недостатки, имели явные преимущества по сравнению с лампами: небольшие размеры, мгновенная готовность к работе ввиду отсутствия нити накала, отсутствие хрупких стеклянных баллонов.

5 стр., 2478 слов

Конспект по А. Грину «Зеленая лампа»

... на контрасте: вторая часть противопоставлена первой, один герой противопоставлен другому. В первой части источник света — лампа, ... имеет зеркальная композиция? Работа с цитатами. - Выразите своё мнение относительно содержания следующих ... Грина рассказчиком? - О какой стране говорится в стихотворении? Гринландия – так называется эта загадочная страна.) - Кто живет в ... правилам; “игрушка из живого человека ...

Эти необходимые в то время свойства побудили к поиску способов устранения недостатков полупроводников. Исследования проводимости различных материалов начались непосредственно в XIX в. сразу после открытия гальванического тока. В 1929 г. советский ученый А. Ф. Иоффе высказал мысль о возможности получения с помощью термоэлектрического генератора из полупроводников электроэнергии с КПД в 2,5—4%. Уже в 1940—1941 гг. в Советском Союзе были получены полупроводниковые термоэлементы с КПД в 3%. Во второй половине 20-х гг. XX в. были созданы твердые выпрямители переменного тока, представлявшие собой окисленную медную пластинку. Позже их стали делать из селена. Серьезным недостатком первых твердых выпрямителей были большие тепловые потери. Использование новых веществ, в частности германия, позволило резко их снизить. Полупроводниковые выпрямители удобны в эксплуатации, поскольку они миниатюрны и прочны, не требуют тока накала, потребляют немного энергии и долговечны. То, что вещества по-разному проводят электричество, людям было известно еще 190 лет назад. В 1821 году английский химик Хэмфри Дэви установил, что электропроводность металлов уменьшается с ростом температуры.

Проводя дальнейшие эксперименты, его ученик Майкл Фарадей в 1833 году обнаружил, что у сернистого серебра электропроводность с ростом температуры не падает, а возрастает. Затем он открыл еще несколько веществ с необычной зависимостью проводимости от температуры. В то время, однако, это не заинтересовало научный мир, пока в 1873 году не обнаружили, что сопротивление селена (Se) меняется при освещении. Селеновые фотосопротивления сразу нашли применение в разных оптических приборах. И первым полупроводниковым прибором стал фоторезистор, представляющий собой обычный селеновый столбик, электрическое сопротивление которого в темноте ниже, чем на свету. 1 июля 1948 г. в газете «Нью-Йорк тайм» появилась заметка о демонстрации фирмой «Белл телефон лабораториз» прибора под названием «транзистор». Он представлял собой полупроводниковый триод, несколько напоминавший по конструкции кристаллические детекторы 20-х годов. Транзистор создали физики Дж. Бардин и У. Браттейн. Его устройство было простым: на поверхности пластинки из германия, с одним общим электродом-основанием, были помещены два близко расположенных металлических стержня, один из которых был включен в пропускном, а другой — в запорном направлении. Бурное развитие полупроводниковой электроники началось с изобретением сначала точечного, (1948г.), а затем и плоскостного (1951г) транзистора — основы любой современной микросхемы.

2. Основные теоретические сведения и положения

Граница между полупроводниками и диэлектриками условна, так как диэлектрики при высоких температурах могут вести себя как полупроводники, а чистые полупроводники при низких температурах ведут себя как диэлектрики. В металлах концентрация электронов практически не зависит от температуры, а в полупроводниках носители заряда возникают лишь при повышении температуры или при поглощении энергии от другого источника. Типичными полупроводниками являются углерод I (С), германий (Gе) и кремний (Si).

14 стр., 6643 слов

Туристские ресурсы Германии

... для туризма. В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи: 1) изучить общие сведения о стране; 2) Дать общую характеристику туристских ресурсов Германии. 3) Указать основные проблемы и перспективы развития ... года. Зимой средняя температура колеблется от 1,5 ... в страну в поисках работы приехало множество турок, поляков и итальянцев. По численности населения Германия стоит на втором месте в ...

Германий — это хрупкий серовато-белый элемент, открытый в 1886 г. I Источником порошкообразной двуокиси германия, из которой получают твердый чистый германий, являются золы некоторых сортов угля.

Кремний является наиболее широко используемым полупроводниковым материалом;

— Рассмотрим подробнее образование электронов проводимости в полупроводниках на примере кремния. Атом кремния имеет порядковый номер Z = 14 в периодической системе Менделеева. Поэтому в состав его атома входят 14 электронов. Однако только четыре из них находятся на незаполненной внешней оболочке и являются слабо связанными. Эти электроны называются валентными и обусловливают четыре валентности кремния.

Атомы кремния способны объединять свои валентные электроны с другими атомами кремния с помощью, так называемой ковалентной связи. При ковалентной связи валентные электроны совместно используются различными атомами, что приводит к образованию кристалла.

При повышении температуры кристалла тепловые колебания решетки приводят к разрыву некоторых валентных связей. В результате этого часть электронов, ранее участвовавших в образовании валентных связей, отщепляется и становится электронами проводимости. При наличии электрического поля они перемещаются против поля и образуют электрический ток. В отличие от проводников, носителями тока в полупроводниках могут быть не только электроны, но и «дырки» — места на орбите положительно заряженных частиц — ионов, образовавшихся после потери электрона. Положительный заряд этих частиц стремится захватить недостающий электрон у одного из соседних атомов. Таким образом, «дырка» путешествует по полупроводнику, переходя от атома к атому. Вместе с ней путешествует и положительный заряд, равный по значению отрицательному заряду электрона. Один и тот же полупроводник может обладать либо электронной, либо дырочной проводимостью. Все зависит от химического состава введенных в него примесей. Так, небольшая добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью, так называемый полупроводник n-типа (от лат. negativus — отрицательный).

Добавка же алюминия, галлия или индия приводит к избытку «дырок» и образованию дырочной проводимости. Такие проводники называются проводниками р-типа (от лат. positivus — положительный).

Все полупроводниковые материалы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Чистые полупроводники являются объектом главным образом теоретического интереса. Основные исследования полупроводников связаны с влиянием добавления примесей в чистые материалы. Без этих примесей не было бы большинства полупроводниковых приборов.

Чистые полупроводниковые материалы, такие как германий и кремний, содержат при комнатной температуре небольшое количество электронно-дырочных пар и поэтому могут проводить очень маленький ток. Для увеличения проводимости чистых материалов используется легирование. Легирование — это добавление примесей в полупроводниковые материалы. Используются два типа примесей. Примеси первого типа — пятивалентные -состоят из атомов с пятью валентными электронами, например, мышьяк и сурьми. Примеси второго типа трехвалентные — состоят из атомов с тремя валентными электронами, например, индий и галлий. Когда чистый полупроводниковый материал легируется пятивалентным материалом, таким как мышьяка (Аs), то некоторые атомы полупроводника замещаются атомами мышьяка.

6 стр., 2670 слов

Применение полупроводниковых приборов

... примесей. Большой вклад в развитие физики полупроводников внесла советская школа академика А.Ф.Иоффе. Полупроводниковые приборы быстро и широко распространились за 50-е-70-е годы во все области ... примеси находится на один электрон больше (донорные примеси) или на один электрон меньше (акцепторные примеси), чем у атомов исходного полупроводника. ... свойства полупроводниковых материалов: туннельные ...

Атом мышьяка вводит четыре своих валентных электрона в ковалентные связи с соседними атомами. Его пятый электрон слабо связан с ядром и легко может стать свободным. Атом мышьяка называется донорским, поскольку он отдает свой лишний электрон. В легированном полупроводниковом материале находится достаточное количество донорских атомов, а следовательно, и свободных электронов для поддержания тока. При комнатной температуре количество дополнительных свободных электронов превышает количество электронно-дырочных пар. Это означает, что в материале больше электронов, чем дырок. Поэтому электроны называют основными носителями. Дырки называют неосновными носителями. Поскольку основные носители имеют отрицательный заряд, такой материал называется полупроводником n-типа.

Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентными атомами, например атомами индия, то атомы разместят свои три валентных электрона среди трёх соседних атомов.

Это создаст в ковалентной связи дырку. Наличие дополнительных дырок позволит электронам легко дрейфовать от одной ковалентной связи к другой. Так как дырки легко принимают электроны, атомы, которые вносят в полупроводник дополнительные дырки, называются акцепторными. При обычных условиях количество дырок в таком материале значительно превышает количество электронов. Следовательно, дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными. Поскольку основные носители имеют положительный заряд, материал называется полупроводником р-типа. Полупроводниковые материалы n и р-типов имеют значительно более высокую проводимость, чем р чистые полупроводники. Эта проводимость может быть увеличена или уменьшена путем изменения количества примесей. Чем сильнее полупроводниковый материал легирован, тем меньше его электрическое сопротивление. Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости называется р-л-переходом и обладает очень важным свойством — его сопротивление зависит от направления тока. Отметим, что такой контакт нельзя получить, прижимая друг к другу два полупроводника, р-л-переход создается в одной пластине полупроводника путем образования в ней областей с различными типами проводимости.

Электросопротивление различных полупроводников при комнатной температуре составляет 10-6…109 ОмЧм . В отличие от металлов полупроводники, как правило, характеризуются отрицательным температурным коэффициентом удельного электросопротивления.

Электрофизические параметры полупроводников очень сильно зависят от содержания примесей, даже в малых количествах присутствующих в кристалле. Поэтому концентрация примесей в исходных промышленных полупроводниковых материалах, применяемых для изготовления полупроводниковых приборов, как правило, не превышает 10-3 %, что соответствует содержанию примесных атомов в единице объема полупроводника около 1024 м-3.Для большинства практических применений полупроводниковые материалы должны обладать высоким структурным совершенством. В связи с этим их получают и используют в виде монокристаллов.

5 стр., 2258 слов

Полупроводники и их применение

... применение. , Полупроводниками К полупроводниковым материалам относится большинство минералов, неметаллические элементы IV, V. VI групп периодической системы Менделеева, неогранические соединения (оксиды, сульфиды), некоторые сплавы металлов, органические красители. Широко применяемые полупроводниковыми материалами ...

Технические трудности, связанные с синтезом полупроводниковых материалов высокой степени чистоты и структурного совершенства, явились одной из главных причин того, что длительное время, более 100 лет после открытия (1833 г., М. Фарадей), потенциальные возможности полупроводников не использовались в технике. Лишь значительный прогресс в технологии получения cверхчистых веществ и выращивания полупроводниковых монокристаллов позволил устранить принципиальные барьеры на пути целенаправленного изучения специфических свойств полупроводников и их широкого практического применения.

Одним из основных промышленных способов выращивания монокристаллов полупроводников стал метод, разработанный Чохральским (рис. 4).

В этом методе врашающийся кристаллоноситель 1 с затравочным кристаллом 6 медленно поднимается, вытягивая за собой расплав 3, кристаллизующийся в кристалл 7. В зависимости от варианта метода Чохральского полученные монокристаллы имеют диаметр от 20 до 150 мм и массу 0,07…1,8 кг.

Классификация полупроводниковых материалов. Полупроводниковые материалы по химическому составу и кристаллической структуре подразделяют на неорганические и органические полупроводники. Широкое практическое применение получили неорганические полупроводниковые материалы, к которым относятся кристаллические и аморфные (стеклообразные) полупроводники.

К классу кристаллических полупроводников относятся элементарные полупроводники, а также химические соединения и твердые растворы на основе химических соединений.

Элементарными (или простыми) полупроводниками являются двенадцать элементов периодической системы Д.И. Менделеева:

  • элементы 3 группы — В (бор);
  • элементы 4 группы — С (углерод), Si (кремний), Ge (германий), Sn (олово);
  • элементы 5 группы — Р (фосфор), As (мышьяк), Sb (сурьма);
  • элементы 6 группы — S (сера), Se (селен), Te (теллур);
  • элементы 7 группы — J (йод).

В современной микроэлектронике наиболее широкое практическое применение получили Si и Ge, используемые для изготовления транзисторов и других полупроводниковых приборов.

Двойные и тройные полупроводниковые химические соединения. Структурная формула двойных соединений записывается в виде АmВn, где индексы m и n представляют номер группы таблицы Менделеева. Полупроводниковые свойства проявляются у тринадцати классов бинарных соединений:

  • A1B5 (KSb, K3Sb, CsSb, Cs3Sb);
  • A1B6 (CuO, Cu2O, CuS, Cu2S, Cu2Se, Cu2Te, AgTe);
  • A1B7 (CuCl, CuBr, CuJ, AgCl, AgBr, AgJ);
  • A2B4 (Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Ca2Si, Ca2Sn, Ca2Pb);
  • A2B5 (ZnSb, CdSb, Mg3Sb2, Zn3As2, Cd3P2, Cd3As2);
  • A2B6 (ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe);
  • A2B7 (ZnCl2, ZnJ2, CdCl2, CdJ2);
  • A3B5 (AlP, AlSb, AlAs, GaP, GaSb, GaAs, InP, InSb, InAs);
  • A5B6 (GaS, GaSe, InS, InSe, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, Te2S);
  • A4B4 (SiC, SiGe);
  • A4B6 (GeO2, PbS, PbSe, PbTe, TiO2 , GeTi, SnTe, GeS);
  • A6B6 (MoO3 ,WO3 );
  • A8B6 (Fe2O3, NiO).
    14 стр., 6527 слов

    Основы PR в туристическом бизнесе

    ... в концепции PR (рис. 1)., pr реклама туристический имидж, Рис.1. Основные слагаемые успеха концепции PR Доверие. Необходимо, чтобы общение складывалось в атмосфере доверия. Это происходит только в ... личностью, организацией и другими людьми, группами людей или обществом в целом посредством распространения разъяснительного материала, развития обмена (информацией) и оценки общественной реакции. Однако ...

Широкое практическое применение получили полупроводниковые химические соединения классов A3B5 (GaAs, GaP, InP и др.), A2B6 (CdS, CdSe, ZnO и др.), A4B4 (SiC), A4B6 (PbS, PbSe, TiO2).

Например, для изготовления оптоэлектронных приборов применяют твердые растворы замещения на основе бинарных полупроводниковых соединений A3B5, такие как AlxGa1-xAs, GaxIn1-xP, GaxIn1-xSb и другие, где x и 1-x представляют относительное содержание компонентов 3 группы.

К тройным химическим полупроводниковым соединениям относятся пять классов полупроводников:

  • A1B3B26 (CuAlS2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, AgInSe2, AgInTe2, CuGaSe2, CuGaTe2);
  • A1B5B26 (CuSbS2, CuAsS2, AgSbSe2, AgSbTe2, AgBiS2, AgBiSe2, AgBiTe2);
  • A1B8B26 (CuFeSe2, AgFeSe2, AgFeTe2);
  • A2B4B25 (ZnSiAs2, ZnGeAs2);
  • A4B5B26 (PbBiSe2).

полупроводник электронный проводимость

Аморфными полупроводниками являются соединения класса A5B6 (наиболее известны As2S3 и As2Se3).

3. Распространенность полупроводников в природе и человеческой практике

К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений. Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники. Самым распространенным в природе полупроводником является кремний, составляющий около 30 % земной коры. Кремний — полупроводник, находящий большое применение. Электрические свойства Кремния очень сильно зависят от примесей. Специально легированный Кремний широко применяется как материал для изготовления полупроводниковых приборов (транзисторы, термисторы, силовые выпрямители тока, тиристоры; солнечные фотоэлементы, используемые в космических кораблях, и т. д.).

Поскольку Кремний прозрачен для лучей с длиной волны от 1 до 9 мкм, его применяют в инфракрасной оптике.

Кремний имеет разнообразные и расширяющиеся области применения. В металлургии Кремний используется для удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода (раскисления).

Кремний является составной частью большого числа сплавов железа и цветных металлов. Обычно Кремний придает сплавам повышенную устойчивость к коррозии, улучшает их литейные свойства и повышает механическую прочность; однако при большем его содержании Кремний может вызвать хрупкость. Наибольшее значение имеют железные, медные и алюминиевые сплавы, содержащие Кремний. Все большее количество Кремния идет на синтез кремнийорганических соединений и силицидов. Кремнезем и многие силикаты (глины, полевые шпаты, слюды, тальки и т. д.) перерабатываются стекольной, цементной, керамической, электротехнической и другими отраслями промышленности.

Идеально чистые полупроводники в природе не встречаются, а изготовить их искусственно необычайно трудно. Малейшие следы примесей коренным образом меняют свойства полупроводников.

По химической природе современные полупроводниковые материалы можно разделить на следующие четыре главные группы:

1. Кристаллические полупроводниковые материалы, построенные из атомов или молекул одного элемента. Такими материалами являются широко используемые в данное время германий, кремний, селен, бор, карбид кремния и др.

48 стр., 23736 слов

Теоретические основы аналитической химии. (12 ч)

... работы: 1. Провести химико-геохимические исследования качественного состава полезных ископаемых Архангельской области. 2. Разработать и экспериментально апробировать программно-методическое обеспечение спецкурса «Основы ... сырья и энергии (минеральное сырье). Минеральное сырье делится на минеральное (используется для получения ... Школьные программы не содержат этого материала. Их изучает наука геохимия. ...

2. Окисные кристаллические полупроводниковые материалы, т. е. материалы из окислов металлов. Главные из них: закись меди, окись цинка, окись кадмия, двуокись титана, окись никеля и др. В эту же группу входят материалы, изготовляемые на основе титаната бария, стронция, цинка, и другие неорганические соединения с различными малыми добавками.

3. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений атомов третьей и пятой групп системы элементов Менделеева. Примерами таких материалов являются антимониды индия, галлия и алюминия, т. е. соединения сурьмы с индием, галлием и алюминием. Они получили наименование интерметаллических соединений.

4. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений серы, селена и теллура с одной стороны и меди, кадмия и свинца с другой. Такие соединения называются соответственно: сульфидами, селенидами и теллуридами.

Рассмотрим широко применяемые полупроводниковые материалы.

Германий — элемент четвертой группы периодической системы элементов Менделеева. Германий имеет ярко-серебристый цвет. Температура плавления германия 937,2° С. В природе он встречается часто, но в весьма малых количествах. Присутствие германия обнаружено в цинковых рудах и в золах разных углей. Основным источником получения германия является зола углей и отходы металлургических заводов.

Полученный в результате ряда химических операций слиток германия еще не представляет собой вещества, пригодного для изготовления из него полупроводниковых приборов. Он содержит нерастворимые примеси, не является еще монокристаллом и в него не введена легирующая примесь, обусловливающая необходимый вид электропроводности.

Германий обладает большой твердостью, но чрезвычайно хрупок и раскалывается на мелкие куски при ударах. Однако при помощи алмазной пилы или других устройств его можно распилить на тонкие пластинки. Отечественной промышленностью изготовляется легированный германий с электронной электропроводностью различных марок с удельным сопротивлением от 0,003 до 45 ом х см и германий легированный с дырочной электропроводностью с удельным сопротивлением от 0,4 до 5,5 ом х см и выше. Удельное же сопротивление чистого германия при комнатной температуре с = 60 ом х см.

Германий как полупроводниковый материал широко используется не только для диодов и триодов, из него изготовляются мощные выпрямители на большие токи, различные датчики, применяемые для измерения напряженности магнитного поля, термометры сопротивления для низких температур и др.

4. Общенаучное значение полупроводников

Важнейшая область применения полупроводниковых материалов — микроэлектроника. Полупроводниковые материалы составляют основу современных больших и сверхбольших интегральных схем, которые делают главным образом на основе Кремния. Дальнейший прогресс в повышении быстродействия и в снижении потребляемой мощности связан с созданием интегральных схем на основе GaAs, InP и их твёрдых растворов с др. соединениями типа АIIIВV. В больших масштабах используют полупроводниковые материалы для изготовления «силовых» полупроводниковых приборов (вентили, тиристоры, мощные транзисторы).

Здесь также основным материалом является Кремний, а дальнейшее продвижение в область более высоких рабочих температур связано с применением GaAs, SiC и др. широкозонных полупроводниковых материалов. С каждым годом расширяется применение полупроводниковых материалов в солнечной энергетике. Основными полупроводниковыми материалами для изготовления солнечных батарей являются Si, GaAs, гетероструктуры GaxAl1-xAs/GaAs, Cu2S/CdS, б-Si:H, гетероструктуры б-Si:H/б-SixC1-x:H. С применением в солнечных батареях некристаллических гидрированных полупроводниковых материалов связаны перспективы резкого снижения стоимости солнечных батарей. Полупроводниковые материалы используют для создания полупроводниковых лазеров и светодиодов. Лазеры делают на основе ряда прямозонных соединений типа AIIIBV, AIIBIV, AIVBVI и др. Важнейшими материалами для изготовления лазеров являются гетероструктуры: GaxAl1-xAs/GaAs, GaxIn1-xAsyP1-y/InP, GaxIn1-xAs/InP, GaxIn1-xAsyP1-y/GaxAs1-xPx, GaN/AlxGa1-xN. Для изготовления светодиодов широко используют: GaAs, GaP, GaAs1-xPx, GaxIn1-xAs, GaxAl1-xAs, GaN и др. Полупроводниковые материалы составляют основу современных приемников оптического излучения (фотоприемников) для широкого спектрального диапазона. Их изготовляют на основе Ge, Si, GaAs, GaP, InSb, InAs, GaxAl1-xAs, GaxIn1-xAs, GaxIn1-xAsyP1-y, CdxHg1-xТе, PbxSn1-xTe и ряда др. полупроводниковых материалов. Полупроводниковые лазеры и фотоприемники — важнейшие составляющие элементной базы волоконно-оптической линий связи. Полупроводниковые материалы используются для создания различных СВЧ приборов (биполярных и полевых транзисторов, транзисторов на «горячих» электронах, лавинопролетных диодов и др.).

7 стр., 3079 слов

« Оздоровление ребенка в условиях детского сада как форма развития ...

... развития, не повторяемый на протяжении последующей жизни. Именно в это период идет интенсивное развитие органов и становление функциональных систем ... Они пронизывают всю организацию жизни детей в детском учреждении, организацию предметной и социальной среды, ... дошкольного образования». в) Концепция дошкольного воспитания// Дошкольное образование России в документах и материалах. Москва – 2001г) ...

Другие важные области применения полупроводниковых материалов: детекторы ядерных излучений (используют особо чистые Ge, Si, GaAs, CdTe и др.), изготовление термохолодильников (теллуриды и селениды висмута и сурьмы), тензодатчиков, высокочувствительных термометров, датчиков магнитных полей и др.

Развитие современной полупроводниковой электроники и переход к наноэлектронике связаны с использованием полупроводниковых наноматериалов и нанотехнологий. Ожидается, что их применение в наноэлектронике приведет к созданию наноструктурных микропроцессоров, увеличению пропускной способности каналов связи, появлению нового поколения роботизированных систем, новые возможности представятся при объединении устройств наноэлектроники с наноструктурными сенсорами и т.д. Развитие наноэлектроники предусматривает использование в достижениях физики квантоворазмерных систем и включает применение нанотехнологий, которые обладают атомной точностью при получении полупроводниковых наноструктур с необходимым химическим составом и конфигурацией и включают методы комплексной диагностики наноструктур, в том числе контроль в процессе изготовления и управление на этой основе технологическими процессами.

Вывод

Область применения полупроводников не ограничивалась радиотехникой. Еще в 1932 г. А. Ф. Иоффе создал из закиси меди, а затем из селена фотоэлементы, вырабатывавшие при их освещении электрический ток без помощи внешних источников энергии. Однако их КПД при использовании солнечной энергии не превышал 0,05—0,1%. Но уже перед Великой Отечественной войной в СССР были созданы фотоэлементы из сернистого таллия и сернистого серебра с КПД до 1%. В 1954 г. был создан кремниевый фотоэлемент. В этом же году впервые была построена солнечная батарея, состоявшая из большого числа кремниевых фотоэлементов. В начале 1955 г. были созданы фотоэлементы с КПД до 6%. Современные фотоэлементы имеют КПД до 20% и выше. Располагая полупроводниковый диод рядом с радиоактивным материалом, получают атомную батарею, которая может вырабатывать электрическую энергию на протяжении многих лет. На основе полупроводников были созданы фотодиоды. В сочетании с электрическими счетчиками они ведут учет движущихся объектов — от производимых деталей до пассажиров в метро. Приборы, созданные с применением фотодиодов, могут определять бракованные изделия на конвейере и выключать оборудование, если в его опасную зону попадают руки рабочих. Создание приборов на основе полупроводников произвело в середине XX в. техническую революцию. Дальнейшее их развитие привело к созданию интегральных микросхем, появлению новых поколений электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров. Сейчас ни одна область науки и техники не обходится без их применения.

24 стр., 11931 слов

Проектирование туристического продукта

... проектирования выбран горнолыжный туризм, как один из наиболее растущих сегментов рынка. Горнолыжные программы - один из наиболее востребованных на отечественном рынке туристических ... учетом заданных начальных условий. Выбор вида туризма, в котором будет создаваться ... питания; групповой трансфер: аэропорт – отель – аэропорт; услуги представителя PAC-GROUP на курорте (информационная поддержка, ...

Список Интернет-ресурсов

1) http://myrt.ru/history/print:page,1,981-poluprovodniki.html

2) http://gete.ru/post_1172774080.html

3) http://www.alhimik.ru/read/stones15.html

4) http://www.vsya-elektrotehnika.ru/glava11/g1_7.html