Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

положительный), и «эф­фективную массу»: при­нимают для удобства рас­четов, что дырки обла­дают определенной мас­сой (немного большей, чем у электронов, по­тому что дырки не так подвижны, как элект­роны).

Выходит, что пове­дение дырки во всем подобно поведению ма­териальной частицы с самым маленьким в при­роде положительным за­рядом. Принято считать, что эта «частица», как и свободный электрон, служит в полупровод­нике носителем электрического тока. Разуме­ется, надо помнить, что дырка понятие чисто условное. Это совсем не настоящая частица. На самом деле в ней нет ни заряда, ни массы. Пользуются понятием «дырки» лишь ради удоб­ства, чтобы избежать сложных и громоздких рассуждений.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Стоит ввести в чистый полупроводник совсем небольшое количество другого химического эле­мента, как появляется либо избыток электронов, либо избыток дырок. Например, закись меди обогащается электронами, если меди в ней боль­ше «нормы», если же в ней есть «лишний» кис­лород — дырками. Происходит это потому, что атомы кислорода оттягивают на себя электроны и создают избыток дырок, а атомы меди, наобо­рот, отдают свои электроны, создавая избыток электронного газа. Те полупроводники, в ко­торых основные носители тока — электроны, на­зываются электронными. А материалы с избытком дырок именуются дырочными полупроводниками.

Изготовить полупроводник — дело очень нелегкое. Главная трудность — в очистке ма­териалов. Например, полупроводниковый кри­сталлический германий надо так очистить, чтобы на миллион его атомов приходилось не более одного атома примесей. Еще большей чис­тоты требуют физики от кремния: на миллиард атомов не больше одного чужого! Современная

Рис. 5. Схема установки для очистки германия зонной плавкой.

техника справляется с такой очисткой мате­риалов. Для этого применяют разные методы.

Химики давно подметили, что кристалл всегда чище жидкости (раствора или расплава), из которой он выращен. Ведь в кристаллическую решетку встраиваются без помехи только ато­мы, принадлежащие веществу кристалла. Для других атомов в кристалле нет «подходящего места», и если они иногда «принимаются в строй», то лишь в виде исключения. Поэтому, например, лед на поверхности моря менее со­леный, чем морская вода.

Следовательно, чтобы очистить полупровод­ник, можно сначала расплавить его, а затем вырастить из расплава кристалл. Если эту опе­рацию повторить многократно, с каждым разом кристаллы будут получаться все чище и чище. Такое выращивание кристалла — дело совсем не простое. Посуда для расплава должна быть жаростойкой и идеально чистой. На всем про­тяжении процесса должны быть обеспечены определенные, строго регулируемые условия. Кристаллизация — капризный процесс, и уп­равлять ею нужно с исключительной аккурат­ностью.

Германий до кристаллизации подвергают так называемой зонной плавке (рис. 5). Длин­ный германиевый слиток, положенный в гра­фитовую лодочку, помещают в кварцевую труб­ку, из которой удален воздух (или заменен инертным газом). Трубку охватывает кольцевая высокочастотная электропечь, которая в каж­дый момент воздействует на сравнительно узкий участок слитка. Включается ток, высокочастот­ное поле расплавляет полупроводник. В твердом

249