Расчет электропроводности полупроводника. Задан полупроводниковый материал

Полупроводниками называют вещества, значения удельного сопротивления которых при нормальной температуре находятся между значениями удельного сопротивления проводников и диэлектриков (в диапазоне 103 – 1010 Ом·см). Основным свойством полупроводника является зависимость его электропроводности от воздействия температуры, электрического поля, излучения, механической энергии.
Полупроводники в отличие от проводников имеют отрицательный температурный коэффициент удельного сопротивления, проводимость полупроводников с увеличением температуры увеличивается экспоненциально. В зависимости от наличия примесей различают собственные и примесные полупроводники.
Электропроводность полупроводников зависит от следующих факторов:
Влияние тепловой энергии. Температурная зависимость удельной проводимости полупроводника есть результат изменения концентрации и подвижности носителей заряда. В области низких температур полупроводник характеризуется примесной электропроводностью, а в области высоких – собственной электропроводностью.
Влияние деформации. Вследствие увеличения или уменьшения межатомных расстояний, происходит изменение концентрации и подвижности носителей, следовательно, изменяется и электропроводность.
Величина, численно характеризующая изменение удельной проводимости полупроводников, - тензочувствительность.
Влияние света. Световая энергия, поглощаемая полупроводником, вызывает появление в нем избыточного (по сравнению с равновесным при данной температуре) количества носителей зарядов, приводящего к возрастанию электропроводности.
Электромагнитное излучение. Под его воздействием электрическая проводимость увеличивается – фотопроводимость.
Сильные электрические поля. Под его влиянием проводимость увеличивается. Обуславливается это ростом числа носителей заряда, так как под влиянием поля они легче освобождаются тепловым возбуждением. При дальнейшем росте поля может появиться механизм ударной механизации, иногда приводящий к разрушению структуры проводника.
Антимонид индия (InSb) – кристаллическое бинарное неорганическое химическое соединение, состоящее из элементов индия и сурьмы . Это соединение соседних (в таблице Менделеева) полупроводниковых материалов III‒V групп, используемых в инфракрасных детекторах, включая изображения тепловых камер, инфракрасное самонаведение ракетных систем, применяемое также в инфракрасной астрономии. Сурьмяносодержащие детекторы чувствительны в диапазоне волн длиной 1÷5 мкм. Антимонид индия был очень распространенным детектором в прошлом, использовался как моно-детектор механически отсканированных систем тепловидения.
Свойства. InSb является узкозонным прямозонным полупроводником группы AIIIBV с шириной запрещённой зоны 0,18 эВ при 300 K и 0,24 эВ при 0 К; эффективная масса электронов проводимости mе = 0,013m0, дырок mр = 0,42m0 (m0 − масса свободного электрона); при 77 К подвижность электронов 1,1 м²/(В·с), дырок 9,1·10-3 м²/(В·с). Антимонид индия имеет вид темно-серого серебристого металла или порошка со стекловидным блеском. Когда подвергается воздействию температур свыше 500 °C, он начинает плавиться и разлагаться на составные части, освобождая сурьму и пары, состоящие из окислов сурьмы. Имеет кристаллическую структуру цинковой обманки с постоянной решётки 0,648 нм.
Получение. Антимонид индия может быть выращен путём отверждения расплава или путём эпитаксии: жидкофазной или молекулярно-пучковой. Он также может быть выращен из металлоорганических соединений. Монокристаллы выращивают по методу Чохральского в атмосфере инертного газа (Ar, He, N2) или водорода, либо в вакууме (при давлении примерно 50 Па). Получают антимонид индия сплавлением индия с сурьмой в кварцевом контейнере в вакууме (~0,1 Па) при 800÷850 °C. Очищают зонной плавкой в атмосфере водорода.
Применение. Антимонид индия применяется для изготовления туннельных диодов: по сравнению с германиевыми диоды из антимонида индия обладают лучшими частотными свойствам при низких температурах