Слайды. Полупроводниковые материалы. (Лекция 6) презентация

Омский государственный технический университет каф. Технология электронной аппаратуры

Полупроводники составляют обширную область материалов, отличающихся друг от друга большим многообразием электрических и физических свойств, а также большим многообразием химического состава, что и определяет различные назначения при их техническом использовании. 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.

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 А3Б5 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.

Органические полупроводники: а) ароматические углеводороды – антрацен, нафталин и др. б) красители и пигменты – краска индиго, хлорофилл и др. в) комплексы с переносом зарядов (донорно - акцепторные системы): бром-антрацен, иод-пирен.

Классификация по различным признакам: Простые - сложные Твердые – жидкие Неорганические - органические Некристаллические (аморфные) – Кристаллические (монокристаллические и поликристаллические)

Влияние температуры

Влияние температуры - терморезистор

Фоторезисторы

Фоторезисторы

Характеристики фоторезисторов

Параметры фоторезисторов 1 1. Темновое сопротивление Rт – это сопротивление фоторезистора при полной защите чувствительного элемента от излучения. В зависимости от материала фоточувствительного элемента значение Rт составляет (0,022100)×106 Ом. 2. Кратность изменения сопротивления – отношение темнового сопротивления Rт фоторезистора к световому сопротивлению Rсв измеренному при освещенности в 200 лк. Значение отношения Rт/Rсв для различных типов фоторезисторов на основе CdS и CdSe колеблется в широком диапазоне от 3,5 до 1,5×106 (обычно 150...1500), для фоторезисторов на основе PbS значение Rт/Rсв постоянно и равно 1,2 отн. ед. 3. Рабочее напряжение Uр – это напряжение, при котором фоторезистор работоспособен в течение заданного срока службы. Для различных типов фоторезисторов значение Uр находится в пределах 2100 В. 4. Номинальная мощность рассеяния Рн – максимально допустимая мощ-ность, которую фоторезистор может рассеивать при непрерывной электрической нагрузке и температуре окружающей среды, указанной в технической документации, при атмосферном давлении 105 Н/м2 и рабочем напряжении на фоторезисторе. Значение Рн для фоторезисторов невелико и составляет 0,010,35 Вт.

Параметры фоторезисторов 2 5. Темновой ток Iт – величина тока через фоторезистор, определяемая при рабочем напряжении и полной защите фоточувствительного элемента от излучения. Величина Iт = 0,01100 мкА. 6. Световой ток Iсв – величина тока через фоторезистор, определяемая при рабочем напряжении и освещенности 200 лк. Величина Iсв = 0,36 мА. 7. Удельная чувствительность К – это отношение фототока Iф к падающему на фоторезистор световому потоку Ф, лм, и приложенному к нему напряжению U, В: , (7.17) где Iф = Iсв – Iт – фототок, равный разности светового и темнового токов, протекающих через фоторезистор. Значение К для различных фоторезисторов составляет от 500 до 600×103 мкА/лм×В.

Параметры фоторезисторов 3 8. Спектральная характеристика, S(), представляет зависимость монохро-матической чувствительности фоторезистора, К, отнесенную к значению макси-мальной чувствительности, Кmax, от длины волны l регистрируемого потока излу-чения. Очевидно, S= где – значение фототока, соответст-вующее максимальной чувствительности фоторезистора. 9. Инерционность – это длительность промежутка времени, в течение которого фототок после включения или выключения источника света увеличивается или уменьшается в 2,73 раза. , (7.18) где Iф(0) – значение фототока при постоянном световом потоке, падающем на фоторезистор (fмод = 0). 10. Температурный коэффициент фототока (ТКIф) представляет собой относительное изменение фототока при изменении температуры на 1 градус: I,Т = . Значение ТКIф является отрицательной величиной, поскольку общий фототок уменьшается с увеличением температуры.

Система обозначений фоторезисторов До введения ОСТ 11.074.009–78 (согласно которому фоторезистор обозначается буквами ФР) в основу обозначения фоторезисторов входил состав материала, из которого изготовлялся их термочувствительный элемент: СФ1 – на основе сульфида свинца (ранее обозначались ФСА); СФ2 – сернисто-кадмиевые (ранее обозначались ФСК); СФ3 – селенисто-кадмиевые (ранее обозначались ФСД); СФ4 – на основе селенида свинца. Далее через дефис указывается номер разработки и вариант конструктивного исполнения. где Uш – действующее напряжение шума, мкВ.

Конструкции фоторезисторов

Оптопары