БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Лит.: Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., М., 1974.

В. М. Любин, В. Б. Сандомирский.

Полупроводники' органи'ческие, твёрдые органические вещества, которые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимости (см. Полупроводники ) . П. о. характеризуются наличием в молекулах системы сопряжения (см. Валентность ) . Носители тока в П. о. образуются в результате возбуждения p-электронов, делокализованных по системе сопряжённых связей. Энергия активации, необходимая для образования носителей тока в П. о., снижается по мере увеличения числа сопряжений в молекуле и в полимерах может быть порядка тепловой энергии.

К П. о. относятся органические красители (например, метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты ( хлорофилл, b-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион-радикальные соли. П. о. существуют в виде монокристаллов, поликристаллических или аморфных порошков и плёнок. Величины удельного сопротивления r при комнатной температуре у П. о. лежат в диапазоне от 10 18 ом × см (нафталин, антрацен) до 10 -2 ом × см (ион-радикальные соли, см. рис. ). Наиболее проводящими П. о. являются ион-радикальные соли, на основе анион-радикала тетрацианхинодиметана. Они обнаруживают электропроводность металлического характера. У П. о. с низкой электропроводностью наблюдается явление фотопроводимости.

П. о. обладают особенностями, которые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием: 1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, которое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов; 2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул; 3) зоны проводимости узки (~0,1 эв ) , подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см 2/в × сек ) ; 4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм. В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптических и электрических свойств и позволяет рассматривать этот класс П. о. как квазиодномерные системы.

П. о. находят применение в качестве светочувствительных материалов (например, для процессов записи информации), в микроэлектронике, для изготовления различного рода датчиков. Исследование П. о. важно для понимания процессов преобразования и переноса энергии в сложных физико-химических системах и в особенности в биологических тканях. С П. о., в частности с ион-радикальными солями, связана перспектива создания сверхпроводников с высокой критической температурой.

Лит.: Органические полупроводники, 2 изд., М., 1968; Богуславский Л. И., Ванников А. В., Органические полупроводники и биополимеры, М., 1968; Гутман Ф., Лайонс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970.

Л. Д. Розенштейн, Е. Л. Франкевич

Удельное электросопротивление r и энергия активации U Аэлектропроводности органических и неорганических полупроводников.

Полупроводнико'вая электро'ника,отрасль электроники, занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием — главным образом в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами П. э. связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50—70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислительную технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космич. пространства, в быт и т.д.

Краткая историческая справка.Основные вехи развития П. э. — открытие фотоэффекта в селене (У. Смит, США, 1873), открытие односторонней проводимости контакта металла с полупроводником (К. Ф. Браун, 1874), использование кристаллических полупроводников, например галенита (PbS), в качестве детекторов для демодуляции радиотелеграфных и радиотелефонных сигналов (1900—05), создание меднозакисных (купроксных) и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920—26), использование кристаллических детекторов для усиления и генерирования колебаний (О. В. Лосев, 1922), изобретение транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948), создание планарной технологии (1959), появление интегральной электроники и переход к микроминиатюризации электронного оборудования (1959—61). Большой вклад в создание П. э. внесли советские учёные — физики и инженеры (А. Ф. Иоффе, Н. П. Сажин, Я. И. Френкель, Б. М. Вул, В. М. Тучкевич, Г. Б. Абдулаев, Ж. И. Алферов, К. А. Валиев, Ю. П. Докучаев, Л. В. Келдыш, С. Г. Калашников, В. Г. Колесников, А. В. Красилов, В. Е, Лашкарёв, Я. А. Федотов и многие др.).

Физические основы П. э.Развитие П. э. стало возможным благодаря фундаментальным научным достижениям в области квантовой механики, физики твёрдого тела и физики полупроводников.

В основе работы полупроводниковых (ПП) электронных приборов и устройств лежат следующие важнейшие свойства полупроводников и электронные процессы в них: одновременное существование носителей заряда двух знаков (отрицательных — электронов проводимости и положительных — дырок); сильная зависимость величины и типа электропроводности от концентрации и типа примесных атомов; высокая чувствительность к воздействию света и тепла, чувствительность к действию магнитного поля и механических напряжений; эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода ( р—n -перехода) или Шотки барьера, нелинейность вольтамперных характеристик таких слоев, введение (инжекция) неосновных носителей, нелинейная ёмкость р—n -перехода; туннельный переход носителей сквозь потенциальный барьер (см. Туннельный эффект ) ; лавинное размножение носителей в сильных электрических полях; переход носителей из одного минимума энергетической зоны в другой с изменением их эффективной массы и подвижности и др.

Один из эффектов, наиболее широко используемых в П. э., — возникновение р—n -перехода на границе областей полупроводника с различными типами проводимости (электронной — в n -области, дырочной — в р -области); его основные свойства — сильная зависимость тока от полярности напряжения, приложенного к переходу (ток в одном направлении может в 10 6раз и более превышать ток в др. направлении), и способность к инжекции дырок в n -область (или электронов в р -область) при включении напряжения в направлении пропускания тока через р—n -переход. Свойства, близкие к свойствам р—n -перехода, имеет барьер Шотки, обладающий вентильными свойствами (односторонней проводимостью), но не обладающий способностью к инжекции. И р—n -переход, и барьер Шотки обладают электрической ёмкостью, изменяющейся по нелинейному закону с изменением напряжения. При превышении внешним обратным напряжением определённой величины в них развиваются явления пробоя. Сочетание двух р—n- переходов, расположенных близко в одном кристалле полупроводника, даёт транзисторный эффект: эффект управления током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. Три р—n -перехода в одном кристалле, разделяющие четыре области попеременно электронной и дырочной проводимости, образуют тиристор. Решающее значение для П. э. имеет транзисторный эффект: именно на его основе работают ПП приборы основного типа — транзисторы, которые определили коренные изменения в радиоэлектронной аппаратуре и ЭВМ и обеспечили широкое применение систем автоматического управления в технике.