Номер 2, страница 165 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какие вещества относятся к полупроводникам?

Какие вещества относятся к полупроводникам?

Полупроводники — это вещества, которые по своей удельной электрической проводимости занимают промежуточное положение между проводниками (например, металлами) и диэлектриками (изоляторами). Их удельное сопротивление $\rho$ при комнатной температуре обычно находится в диапазоне от $10^{-5}$ до $10^8$ Ом·м.

Ключевой особенностью полупроводников является сильная зависимость их электропроводности от внешних факторов, таких как температура, освещение, а также от наличия и концентрации введённых примесей (этот процесс называется легированием). Эта управляемость проводимости делает полупроводники основой всей современной твердотельной электроники.

С точки зрения зонной теории, у полупроводников при температуре абсолютного нуля ($T=0$ K) валентная зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости пуста. Между этими зонами существует так называемая запрещённая зона — область энергий, которыми электроны обладать не могут. В отличие от диэлектриков, у которых эта зона очень широка (более 5 эВ), у полупроводников она относительно узка (от сотых долей до 3-4 эВ). Поэтому даже при комнатной температуре некоторые электроны получают достаточную тепловую энергию, чтобы «перепрыгнуть» через запрещённую зону в зону проводимости, создавая тем самым условия для протекания электрического тока.

Вещества, относящиеся к полупроводникам, можно классифицировать следующим образом:

1. Элементарные (простые) полупроводники. К этой группе относятся химические элементы. Наиболее важные и широко используемые — это элементы IV группы Периодической системы:
• Кремний (Si) — самый распространённый полупроводниковый материал, основа современной микроэлектроники (процессоры, память, транзисторы).
• Германий (Ge) — исторически один из первых материалов, нашедших применение в транзисторах; сегодня используется в специализированных устройствах, например, в оптоэлектронике.
• К этой же группе можно отнести и другие элементы, например, селен (Se), теллур (Te), бор (B) и серое олово ($\alpha$-Sn).

2. Сложные полупроводники (химические соединения). Это самая многочисленная и разнообразная группа. Они состоят из двух и более химических элементов.
• Соединения типа $A^{III}B^{V}$ (элементы III и V групп): арсенид галлия (GaAs), антимонид индия (InSb), фосфид индия (InP). Они обладают лучшими по сравнению с кремнием характеристиками для высокочастотной электроники и оптоэлектроники (светодиоды, полупроводниковые лазеры).
• Соединения типа $A^{II}B^{VI}$ (элементы II и VI групп): сульфид кадмия (CdS), селенид цинка (ZnSe), теллурид кадмия (CdTe). Часто используются в фотоприёмниках, солнечных батареях и в качестве люминофоров.
• Оксидные полупроводники: оксид меди(I) ($Cu_2O$), оксид цинка (ZnO), диоксид титана ($TiO_2$).
• Другие бинарные и более сложные соединения: карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN).

3. Органические полупроводники. Это класс органических соединений (часто полимеров), которые проявляют полупроводниковые свойства. Примеры: антрацен, пентацен, полиацетилен. Они являются перспективными материалами для создания гибких дисплеев (OLED), органических солнечных батарей и печатной электроники.

Ответ: К полупроводникам относится широкий класс веществ, которые по электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их ключевая особенность — сильная зависимость проводимости от внешних условий (температуры, света) и примесей. Основные группы полупроводников:
1. Элементарные: простые вещества, в первую очередь кремний (Si) и германий (Ge).
2. Сложные соединения: многочисленные соединения элементов разных групп, например, арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CdS), карбид кремния (SiC).
3. Органические: полимеры и другие органические молекулы, например, используемые в OLED-дисплеях.