Характеристики полупроводниковых материалов

Электрофизические характеристики полупроводниковых материалов

Основными электрофизическими характеристиками полупроводниковых материалов являются: ширина запрещенной зоны, подвижность, удельное сопротивление, время жизни, температура плавления, энергия ионизации примесей, начало собственной проводимости. В табл. 5-26…5-30 приведены основные характеристики наиболее распространенных полупроводниковых материалов.

Таблица 5-26 Электрофизические параметры чистых германия и кремния
Параметр	Численное значение
Параметр	Германий	Кремний
Постоянная решетки а, нм	0,565754 ±0,000001 при 298 К	0,543072±0,000001 при 298 К
Плотность , 103 кг/м3	5,3234± 0,0025 при 298 К	2,3283±0,0003 при 298 К
Температурный коэффициент линейного расширения	+0,07 при 40 К +1,05 при 80 К +2,20 при 100 К +5,75 при 300 К	-0,05 при 40 К -0,77 при 80 К -0,31 при 100 К +2,33 при 300 К
Коэффициент упругости k11 k44 k12	12,88 6,705 4,825	16,56 7,953 6,386
Температура плавления tпл, °С	937,2±0,5	1417±4
Теплота плавления	3290±90	5000±80
Теплота испарения	37190±900	4400±500
Удельная теплоемкость	25000 при 300 К 11100 при 80 К	4,65 при 300 К 1,24 при 80 К
Теплопроводность	0,7 при 300 К 3,0 при 200 К 5,5 при 50 К 11 при 20 К 10 при 10 К 0,5 при 2 К	1,3 при 300 К 2,5 при 200 К 13 при 50 К 17 при 20 К 12 при 10 К 0,3 при 2 К
Температура Дебая	353 при 80 К 406 при 300 К	539 при 80 К 689 при 300 К
Магнитная проницаемость
Диэлектрическая проницаемость	16,3±0,2 при 290 К 15,3±0,2 при 77 К и 1 МГц	11,7±0,2 при 0-1 МГц 13,7 при 24 000 МГц
Коэффициент преломления n	4,01 при 300 К и мкм	3,42 при 299 К и мкм
Работа выхода	7,52±0,16	7,68±0,16
Ширина запрещенной зоны	1,056 при 295 К 1,26 при 0 К	1,74 при 295 К 1,93 при 0 К
Температурный коэффициент ширины запрещенной зоны
Эффективная масса m* в единицах m0: а) тяжелые дырки б) легкие дырки в) продольная компонента тензора эффективной массы для электронов г) "поперечная" компонента	0,34 0,043 1,64 ±0,03 0,082 ±0,001	0,52 0,16 0,90±0,02 0,90±0,02
Дрейфовая подвижность, : а) электронов б) дырок
Пьезоэлектрические коэффициенты : П44 П11 П12	n-тип р-тип —138 +97,5 —2,3 —3,7 —3,2 +3,2	n-тип р-тип —13,6 +138 — 102 +6,6 +53,5 —11

Таблица 5-27 Основные физические параметры полупроводников простого состава
Вещество (элемент)	Температура плавления, °С	Ширина запрещенной зоны	Подвижность электронов	Подвижность дырок
В	2000	2,4		1
С (графит)	4000	0,16	-	-
G (алмаз)	-	7,7	1800	1200
Si	1420	1,78	1200	500
Ge	936	1,15	3900	1900
Sn (серое)	-	0,128	2000	1000
Р (желтый)	44	3,35	-	-
Р (черный)	-	0,53	200	350
Se (кристаллический)	220	0,92	-	5
Те	452	0,56	1700	1200
1	113,5	2,08	25	-

Таблица 5-28 Основные физические параметры полупроводников сложного состава
Вещество (элемент)	Температура плавления, °С	Ширина запрещенной зоны	Подвижность электронов	Подвижность дырок
Ag2Te InSb HgTe Mg2Sn HgSe InAs PbSe PbTe PbS InP GaAs IgSb Mg2Ge GaSb MgSi Mg3Sb2 Ag2S CdTe AlSb SiC Cu2О ZnO	955 523 670 778 690 942 1065 917 1114 1050 1280 546 1115 725 1102 1228 842 1045 1060 2700 1232 1,975	0,27 0,29 0,32 0,32 0,48 0,46 0,88 0,96 0,96 2,1 2,2 0,96 1,04 1,12 1,20 1,28 1.6 2.4 2,42 2,4 2,5 5,1	4000 80 000 17 000 300 10 000 30 000 1500 2100 600 3500 4000 60 500 5000 400 20 50 450 50 60 - 200	- 4000 100 250 - 200 1500 800 800 700 400 350 100 1000 70 80 - 100 150 10 100 -

Таблица 5-29 Энергия ионизации примесных центров в германии
Группа периодической системы	Элемент	Донор (Д) или акцептор (А)
I	Li	Д	0,016	-
	Cu	1A	-	0,064
	Cu	2A	-	0,40
	Au	Д	0,84	-
		1A	-	0,25
		2A	-	0,32
II	Zn	A	-	0,46
III	В	A	-	0,166
	AI	A	-	0,164
	Ga	A	-	0,172
	In	A	-	0,178
	T	A	-	0,022
V	P	Д	0,0193	-
	As	Д	0,0203	-
	Sb	Д	0,0155	-
	Bi	Д	0,192	-
VII	Mn	A	-	0,244
VII	Mn	Д	0,56	-
VIII	Fe	2A	-	0,63
	Fe	1A	-	0,56
	Co	Д	0,495	-
	Co	A	-	0,40
	Nl	Д	0,48	-
	Nl	A	-	0,35
	Pf	1A	-	0,064
	Pf	2A	-	0,736

Таблица 5-30 Энергия ионизации примесных центров в кремнии
Группа пертодической системы	Элемент	Донор (Д) или акцептор (А)
I	Li	Д	0,53	-
	Au	Д	0,86	-
	Au	А	-	0,56
II	Zn	1А	-	0,50
II	Zn	2А	-	0,88
III	В	А	-	0,072
	AI	А	-	0,091
	Ga	А	-	0,104
	In	А	-	0,246
V	Р	Д	0,063	-
	As	Д	0,079	-
	Sb	Д	0,63	-