Учебно-методический комплекс по дисциплине «электротехнические материалы»

Полупроводниковые химические соединения (бинарные соединения)
Полупроводниковыми свойствами обладают не только простые полупроводники (германий, кремний), но и целый ряд химических соединений. Среди них наибольшее распространение получили двойные (бинарные) соединения А^IIIВ^V, А^IIB^VI, А^IVB^IV и др.
Соединения А^IIIВ^V являются ближайшими аналогами кремния и германия. Они образуются в результате взаимодействия элементов III подгруппы таблицы Менделеева (бор, алюминий, галлий, индий) с элементами
V подгруппы (азот, фосфор, мышьяк, сурьма), которые соответственно называются нитриды, фосфиды, арсениды и антимониды. Среди соединений А^IIIВ^V особое положение занимает арсенид галлия (GaAs). У него ширина запрещенной зоны превышает ширину запрещенной зоны германия и кремния, но ещё не очень велика (1,43 эВ). Полупроводниковые приборы из арсенида галлия по частотному пределу превосходят германиевые, а по максимальной рабочей температуре (до 450 ^оС) – кремниевые.
Соединения А^IIB^VI образуются в результате взаимодействия элементов II подгруппы (цинк, кадмий, ртуть, медь, висмут) с элементами VI подгруппы (сера, селен, теллур, кислород), которые соответственно называются сульфиды, селениды, теллуриды, оксиды. Технология изготовления полупроводниковых соединений А^IIB^VI разработана гораздо менее полно. Это связано с тем, что они обладают высокими температурами плавления. Обычно их выращивают в запаянных кварцевых ампулах.
К этой же группе относится оксид цинка ZnO, имеющий ΔW = 3,2 эВ, который широко используется в ограничителях перенапряжения. Но о нём подробнее будет рассказано в разделе «Керамические полупроводники».
Карбид кремния (SiC) является единственным бинарным соединением, образованным элементами IV подгруппы (А^IVB^IV) и относящихся к полупроводникам. Этот полупроводниковый материал с большой шириной запрещённой зоны (ΔW = 2,8–3,1 эВ) применяется для изготовления полупроводниковых приборов, работающих при высоких температурах (до 700 ^оС). Карбид кремния является одним из наиболее твердых веществ, он устойчив к окислению до температуры свыше 1 400 ^оС.