Кристаллический германий

Cтраница 3

В свободном состоянии германии является кристаллическим веществом. Кристаллическая решетка его относится к атомному типу. Кристаллический германий ( кубическая решетка) имеет сероватый цвет и металлический блеск. [31]

Существование элемента германия ( эка-силиция) было предсказано за 15 лет до его открытия Д. И. Менделеевым в связи с разработкой периодического закона. Германий ( Ge) - элемент четвертой группы таблицы Менделеева ( № 32, А-726), светлосерого цвета с блеском, плотностью 5 4 г / см3, твердый и хрупкий, имеющий температуру плавления 958 5 С и небольшой температурный коэффициент расширения, равный 6 - Ю-6 град-1; Ge кристаллизуется, образуя решетку кубической системы. Кристаллический германий получают восстановлением окиси германия или другими способами из его хлористых или сернистых соединений. Удельное электрическое сопротивление чистого германия очень чувствительно к примесям и температурным воздействиям и по данным различных исследователей имеет величину порядка 30 - 60 ом-см. В зависимости от вводимых примесей можно получить германий как с дырочной, так и с электронной проводимостью; для изготовления детекторов применяют чаще всего германий с электронной проводимостью. [32]

В дальнейшем изложении мы рассмотрим более подробно названные виды электропроводности у диэлектриков; для наглядного сопоставления и сравнения мы вкратце рассмотрим также основные вопросы, связанные с электропроводностью проводников и полупроводников Нельзя не отметить, что у веществ того или иного химического состава как величина удельной проводимости, гак и сам характер явления электропроводности могут существенно изменяться в зависимости от температуры, строения, агрегатного состояния. Так, металлы в твердом и жидком состоянии - типичные ( металлические) проводники, а в газообразном состоянии - диэлектрики. Кристаллический германий при температурах, близких к нормальной, - типичный полупроводник, а при температуре, близкой к абсолютному нулю, - диэлектрик; в расплавленном состоянии германий имеет металлическую электропроводность; в состоянии пара германий - диэлектрик. Углерод в аллотропических модификациях графита и аморфного углерода-проводник; в модификации алмаза углерод является диэлектриком. [33]

Типичные диаграммы энергетических уровней. [34]

Рассмотрим принцип управления проводимостью применительно к германию, хотя то же самое в равной степени относится и к кремнию. Если к кристаллическому германию добавить определенное количество мышьяка или сурьмы, которые относятся к пятивалентным элементам, то их атомы образуют ковалент-ные связи с атомами германия. Так как только четыре валентных электрона могут образовать ковалептные связи с окружающими атомами германия, то пятый валентный электрон остается свободным. Энергия, необходимая для отрыва этого пятого электрона от атома, составляет приблизительной 01 эв для германия ( 0 05эв для кремния) при низких уровнях концентрации. Таким образом, при комнатной температуре тепловая энергия электрона достаточна, чтобы он мог перейти на уровень проводимости. Отрыв одного валентного электрона оставляет атом мышьяка или сурьмы с положительным зарядом, равным по величине заряду электрона. [35]

В настоящее время в различных областях техники применяются германиевые транзисторы и выпрямители нескольких типов, в том числе с точечным контактом, с поверхностным барьером и с диффузионным сплавленным переходом. Для последнего типа германиевого транзистора, где используется примесный диффузионный р - п - р-переход, требуется значительно больший расход индия. Действие транзистора основано на р - п-пе-реходе, который осуществляется, когда происходит превращение германия р-типа в германий n - типа в твердом состоянии. Германий - типа образуется при введении в германий высокой степени чистоты специальных примесей, например сурьмы или мышьяка. Эти элементы, имеющие пять электронов на своей внешней орбите ( германий имеет четыре электрона), дают избыточные электроны в решетку кристаллического германия. При введении в германий в качестве примеси индия образуется германий р-типа. Поскольку индий имеет на своей внешней орбите три электрона, а германий - четыре, в кристаллической решетке германия наблюдается недостаток электронов. Эти недостающие электроны известны как дырки. Под влиянием электрического поля избыточные электроны в германии - типа движутся к положительному источнику; в германии р-типа электроны могут перескакивать в дырки, и дырки появляются в направлении отрицательной клеммы. [36]

Страницы: 1 2 3