Полупроводники
Материалы с электропроводностью между металлами и диэлектриками. Кремний (Si), германий (Ge), арсенид галлия (GaAs). Основа всей электроники: транзисторы, диоды, солнечные панели. Рынок $600+ млрд (2024).
Полупроводники
Полупроводниковые материалы
Кремний (95% рынка), германий (ИК-оптика), соединения III-V групп (GaAs, GaN, InP). Чистота 99.9999999% (9N). Выращивание монокристаллов методом Чохральского.
P-N переход
Граница между p-типом (дырки) и n-типом (электроны) полупроводника. Основа диодов, транзисторов, солнечных элементов. Обеднённый слой, барьерный потенциал ~0.6В для Si.
Легирование
Введение примесей для изменения проводимости. Доноры (P, As, Sb) → n-тип, акцепторы (B, Al, Ga) → p-тип. Концентрация 10¹⁴-10²⁰ атомов/см³. Ионная имплантация, диффузия.
Кремний (Si) как полупроводник
Si: 4 валентных электрона, запрещённая зона 1.1 эВ. Легирование: n-тип (фосфор P, 5 электронов), p-тип (бор B, 3 электрона). p-n переход: диоды, транзисторы. Доступность: 28% земной коры (SiO₂). Температурная стабильность (до 150°C). Моно кристаллы (Чохральский метод, були 300 мм).
GaAs и GaN (широкозонные полупроводники)
GaAs (арсенид галлия): запрещённая зона 1.43 эВ, высокая подвижность электронов. Применение: СВЧ-усилители (5G), солнечные батареи космоса (30% КПД). GaN (нитрид галлия): 3.4 эВ, высокая мощность/температура. Применение: зарядные устройства (GaN 65W компактнее), светодиоды (синие/белые).