Question

Почему полупроводниковые электронные уст­ройства с примесной проводимостью имеют темпе­ратурные ограничения при эксплуатации?(дайте развернутый ответ)

Answer 1

Проводимость полупроводников, обусловленная примесями, называется примесной проводимостью, а сами полупроводники — примесными полупроводниками. Примесная проводимость обусловлена примесями (атомы посторонних элементов), а также дефек­тами типа избыточных атомов (по сравнению со стехиометрическим составом), тепло­выми (пустые узлы или атомы в мeждоузлиях) и мeхaническими (трeщины, дислокации и т. д.) дефектами. Нaличие в полупроводнике примeси существенно измeняeт его прoводимость. Нaпример, при ввeдении в кремний примерно 0,001 ат.% бора его проводимость увeличивaется примерно в 106 раз.

Примeсную проводимость пoлупроводников рассмoтрим на примере Ge

Answer 2

Полупроводниковые электронные устройства с примесной проводимостью имеют температурные ограничения при эксплуатации по нескольким причинам:

1. Изменение электрических свойств полупроводника: При повышении температуры полупроводник становится более проводимым и его электропроводность увеличивается. Это приводит к изменению характеристик электронных устройств, таких как токи, напряжения и работа устройства в целом.

2. Тепловое расширение: Повышенная температура приводит к тепловому расширению материала полупроводника и его компонентов, таких как проводники, соединения и базы. Если это расширение не учитывается или превышает предельные значения, то это может привести к механическим напряжениям, деформациям и разрушению полупроводникового устройства.

3. Высокая тепловая разрядность: Повышенная температура может привести к увеличению тепловой разрядности устройства, что в свою очередь может привести к неконтролируемому перегреву и возможному повреждению элементов полупроводникового устройства.

4. Устойчивость материалов и элементов: Некоторые материалы, используемые в полупроводниковых устройствах, могут быть нестабильными при высокой температуре. Например, окислы могут разлагаться, металлы могут терять свою проводимость и стабильность. Это может привести к снижению работоспособности и деградации полупроводникового устройства.

Поэтому полупроводниковые электронные устройства обычно имеют определенные температурные рабочие диапазоны, в которых они могут надежно функционировать без снижения своей производительности и безопасности. Эти рабочие диапазоны обычно определяются производителем и носят название "температурный диапазон эксплуатации".