Основні вимоги до напівпровідникових матеріалами
до сторонніх домішок і найменших відхилень від заданих режимів термообробки.
Перспективними для термисторов є матеріали зі структурними фазовими переходами, що відбуваються в певному діапазоні температури і що супроводжуються різким зміною питомого опору. Так, в оксидах ванадію зі збільшенням температури області фазових перетворень спостерігається зменшення питомої опору на кілька порядків. Для виготовлення варисторов перш за все необхідні матеріали, що володіють хімічною стабільністю при високих температурах, так як при роботі варистора майже вся потужність виділяється в малому обсязі активних областей під точковими контактами між окремими кристалами або зернами напівпровідника. Нелінійність вольт-амперних характеристик варисторов може бути суттєво збільшена при збільшенні температурного коефіцієнта опору поверхневих шарів кристалів, з яких складається варістор.
Для того щоб варістор володів хорошими частотними властивостями, необхідно малий час релаксації теплових процесів в активних областях під точковими контактами, а значить, мала площа точкових контактів, що може бути отримано при великій твердості кристалів напівпровідника. Всім цим вимогам поки від частини задовольняє карбід кремнію, з якого і роблять основну частину варисторов.
Останнім часом налагоджено масове виробництво варисторов з оксидних напівпровідників, основою яких є оксид цинку. Принцип дії таких варисторов має свої особливості, але вимоги до вихідного матеріалу, перераховані вище, справедливі і для оксидних варисторов.
При розробці матеріалів для термоелектричних приладів важливе значення має температурна залежність ефективності і визначають її параметрів. Із збільшенням температури в області домішкової електропровідності питомий опір напівпровідника зростає у зв'язку з зменшенням рухливості носіїв зарядів через збільшення теплового розсіювання кристалічною решіткою. З цієї причини зменшується ефективність матеріалу. Таким чином, в матеріалах для термоелементів має бути по можливості більш слабке падіння рухливості носіїв зарядів при середніх і високих температурах.
Основною вимогою до вихідного матеріалу перетворювачів ЕРС Холла є висока рухливість носіїв заряду, так як при цьому ЕРС Холла порівнянна з вихідним напругою. Однак вихідна напруга має бути достатньо великим, щоб корисний сигнал мав необхідне значення. Максимальна допустима вхідна напруга обмежується максимальної припустимою потужністю. Таким чином, при великої рухливості носіїв заряду матеріал повинен мати вихідний питомий опір. Наприклад, перетворювач ЕРС Холла з антимонида індію має меншу максимальну ЕРС Холла, ніж перетворювач з германію, у якого рухливість електронів майже в 20 разів менше.
ЕРС Холла зазвичай пропорційна товщині кристалів напівпровідника. Тому вихідний матеріал повинен забезпечувати створення перетворювачів ЕРС Холла, що мають малу товщину.
Аналогічні вимоги пред'являються до вихідних матеріалів для магніточувствітелних напівпровідникових приладів - напівпровідникових Магніторезістори.
Для тензочуттєві напівпровідникових приладів - тензорезисторів і тензодіодов потрібні напівпровідникові матеріали характеризуються багато долинними енергетичними зонами з можливо більшою анізотропією ефективних мас або подвижностей носіїв заряду по різних кристалографічних осях. Так як структура і властивості зони провідності і валентної зони одного й того ж напівпровідника можуть істотно відрізнятися, то характер і значення тензочувствітельності в напівпровіднику з n-і p-типом електропровідності можуть бути різні. Тому мала тензочутливість в n-напівпровіднику ще не означає, що вона не може бути великою в p-напівпровіднику того ж самого матеріалу.
Крім великої тензочувствітельності, матеріал для тензочуттєві напівпровідникових приладів повинен володіти хімічною інертністю, мати високе значення руйнівної механічного напруги, тобто бути механічно міцним, мати велику ширину забороненої зони, що дозволяє робити Тензопрібор з великою максимальною допустимою температурою.
Основним матеріалом для виготовлення напівпровідникових тензорезисторів в даний час є кремній. Це пояснюється не тільки тим, що кремній краще за інших напівпровідників задовольняє перерахованим вимогам для виготовлення тензорезисторів, а й тим, що властивості кремнію досліджені найбільш детально, налагоджено промислова технологія отримання однорідних монокристалів кремнію з малим числом дефектів, що, в свою чергу, дозволяє вибирати матеріал з потрібними параметрами і відомої температурної залежністю питомої опору, а також полегшує створення невипрямляющімі контактів.
Комментариев нет:
Отправить комментарий