Электронная проводимость

Если такая ситуация возникла, то работы над новым видом продукции начинаются и ведутся независимо в нескольких местах и изобретения или открытия делаются также в нескольких местах почти одновременно. Для персональных компьютеров это произошло к концу 70-х годов. Компьютеры уже стали проникать во все сферы жизни в форме все более усложнявшихся калькуляторов, игровых приставок к телевизору, автоматики управления бытовыми приборами. В конце 60-х годов были изготовлены модели калькуляторов, приближающиеся по возможностям к мини-ЭВМ, но они стоили слишком дорого для индивидуального владения. На работе служащие и рабочие все более широко использовали микро- и мини-ЭВМ в режиме «конечного пользователя». Электронная промышленность выпускала все более мощные и в то же время дешевеющие наборы микропроцессорных БИС, из которых создавались контроллеры и микро-ЭВМ.

Полупроводниковые приборы стали основой многих ведущих отраслей народного хозяйства: радиоэлектроники, вычислительной техники, электротехники, а также все более широко используются в друга* отраслях. В, связи с этим электронная промышленность играет, все возрастающую роль в решении задач, поставленных XXV съездом КПСС перед советским народом. На базе полупроводниковой электроники создаются автоматизированные системы управления (АСУ),, которые играют решающую роль в ускорении научно-технического прогресса и повышении производительности труда.

Электронная промышленность не ограничивается выпуском только «полуфабрикатов», из которых радиоинженеры конструируют аппаратуру. Располагая новейшей технологией, предприятия данной отрасли выпускают и законченные изделия, отличающиеся весьма высоким качеством. Для примера можно указать иа известную серию поколений хорошо зарекомендовавших себя миниатюрных телевизоров, переносную аппаратуру для передачи цветных телевизионных репортажей, серию малогабаритных вычислительных машин.

7. Володин Е. Б., Свидзинский К. К. Перспективы применения элементов интегральной оптики в микроэлектронной аппаратуре / Электронная промышленность, 1977, вып. 6.

28. Н осо в Ю. Р., П е т ро с я н ц Н. С., Ш и л и н В. А. Оптимизация биполярных и МДП интегральных схем. —Электронная промышленность, 1972, № 6, с. 36—43.

Электронная промышленность выпускает ИМС на МДП-транзисторах с р-каналом серий К 120, К 172, К 178. Основу серии 120 составляют логические элементы с квазилинейным резистором. Серии К172 и К178 являются аналогами, отличающимися конструктивным оформлением корпусов. Логические элементы этих серий построены на транзисторных ключах с нелинейным резистором, к выходу которых подключены инвертирующий и неинвертирующий усилители.

В течение восьмой пятилетки (конец 60-х годов) электронная промышленность страны освоила выпуск широкой номенклатуры цифровых и аналоговых ИС, вошедших в состав современной элементной базы РЭА.

В последующие годы (десятая пятилетка) электронная промышленность продолжала расширять номенклатуру бескорпусной элементной базы и повышать степень интеграции ИС. Были освоены в массовом производстве большие ИС для цифровых устройств, т. е. ИСЗ и ИС4. РЭА, в которой использованы МС, ИСЗ, ИС4 или хотя бы одно из указанных изделий, называют РЭА IV поколения.

Во второй половине 80-х годов (XII пятилетка) электронная промышленность продолжит промышленное освоение ИС5 — сверхбольших ИС с программируемой логикой (микропроцессорные комплекты) и волоконно-оптических кабелей с соединителями (ВОКС). Конструкции РЭА на основе ИС5, УГИК и ВОКС называют РЭА V поколения. В этот период особое внимание будет уделено применению ВОКС в качестве монтажных соединений между блоками, стойками и выносными приборами. Это будет важный шаг в направлении комплексной миниатюризации. Процесс разработки, производства и освоения в эксплуатации конструкций РЭА V поколения ожидается длительным.

Латышонок А. Н., Тареев А. Н. Повышение поверхностной теплоотдачи электронных приборов. — Электронная промышленность, 1977, вып. 5 ,(59).

46. Васенков А. А., Пресс Ф. П. Организация технологического контроля в производстве полупроводниковых приборов. — «Электронная промышленность», 1971, № 2, с. 83—88.

Эквивалентные схемы 153 Электромагнит 61 Электронная проводимость 12 Элемент логический 184

щая кванты света, увеличивают свою энергию и переходят в зону проводимости (электронная проводимость). Под воздействием света имеет место также перемещение электронов из валентной зоны на примесные уровни (дырочная проводимость). Эти явления носят обратимый характер.

Электронная проводимость 12 Электростатический экран 156 Элемент логический 117

Пусть на один миллион атомов германия приходится всего один атом мышьяка. Тогда в 1 см3 германия появится дополнительно 101в свободных электронов (число дырок не изменится). В таком полупроводнике преобладает электронная проводимость.

В газообразных и жидких диэлектриках электроны связываются с молекулами, образуются отрицательно заряженные комплексы, которые перемещаются в электрическом поле. В слабых электрических полях подвижность таких носителей зарядов невелика, поэтому электронная проводимость мала.

Дырочная проводимость германия достигается введением акцепторов—элементов III группы (галлий, индий), электронная проводимость — введением в германий доноров — элементов V группы (ванадий, сурьма). Подвижность электронов и дырок: ип = 3900см?1в-сек, ир = 1900 см2/в-сек; диэлектрическая проницаемость е = 16. Энергия ионизации доноров: для Sb W7, — 0,0096 эв; энергия активации акцепторов: для Ga и In Wa = 0,011 эв. Выпускаемый легированный германий может иметь проводимость 10~2 ч- 10. l/ом-см. Допустимая тем-

Карбидами называют соединения углерода с другими элементами. Широкое применение имеет карбид кремния SiC— карборунд — поликристаллический полупроводник. Карборунд получают в электрических печах при температуре 2000° С из смеси двуокиси кремния Si02 и угля. Кристаллы карборунда гексагональной структуры в чистом виде бесцветны, но благодаря примесям технический материал имеет светло-серую или зеленоватую окраску. При нормальных условиях энергия запрещенной зоны W0 = 2,86 эв. Характер электропроводности определяется составом примесей или отклонением от стехио-метрического состава SiC. Электронная проводимость получается при избытке Si, а также при наличии примесей из V группы — фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута или азота. Дырочная проводимость достигается при избытке С н наличии примесей элементов II группы (Са, Mg) и III группы (Al, In, Ga, В). При введении примесей изменяется также окраска карборунда. Подвижность носителей низкая: ип = = 100 см2/в-сек, ир = 20 см2/в-сек. Порошкообразный карборунд применяют для изготовления нагревателей электрических печей с температурой до 1500° С. Кроме того, из него изготовляют нелинейные объемные резисторы — варисторы, в которых значение R падает с ростом приложенного напряжения ( 14.2). Нелинейность таких резисторов резко вырастает при одновременном введении небольших примесей алюминия (III группа) и азота (V группа), вблизи точки перехода

Среди сернистых соединений, обладающих свойствами полупроводников, наибольшее применение получили сернистый свинец PbS, сернистый висмут Bi2S3, сернистая сурьма Sb2S3,,сернистое серебро Ag2S, сернистый таллий T12S, а также соединения серы с элементами второй группы периодической системы ZnS, CdS и HgS (§ 14.7). Характер проводимости сульфида зависит от того, какой из компонентов является избыточным по отношению к стехиометрическому составу, т. е. составу, в точности соответствующему его химической формуле. При избытке металла появляется электронная проводимость, при избытке серы — дырочная. 'Характер проводимости можно изменять термической обработкой в вакууме в атмосфере кислорода или сернистого газа. Типичным полупроводником этой группы (табл. 14.1) является сернистый свинец. ' - ,

Полупроводники этой группы представляют собой соединения селена и теллура с некоторыми другими металлами (см. § 14,7). При избытке металла (Pb, Hg, Bi, Cd) по отношению к стехиометрической формуле получается электронная проводимость, при избытке селена или теллура — дырочная. В качестве легирующих присадок используются также некоторые соединения. Все эти проводники имеют низкую энергию запрещенной зоны порядка ГО"1 эв, кроме CdTe с W0 = 1,5 эв. Главной областью применения полупроводников этой группы являются термоэлектрические генераторы и холодильники, где важной характеристикой служит эффективность

При изготовлении пленочных резисторов могут использоваться и химические методы их осаждения. При этом необходимая конфигурация пленки получается с помощью съемной маски. Наибольшее распространение получили станатные резистивные пленки, состоящие в своей основе из двуокиси олова. В этих пленках имеется избыток олова по отношению к стехиометрическому составу, благодаря чему в окисле, который в чистом виде относится к классу полупроводников, преобладает электронная проводимость, обеспечивающая значительную собственную электропроводность. Удельное сопротивление станатной пленки без добавок невысокое — до 20 Ом/квадрат. Основными достоинствами станатных пленок являются высокая теплостойкость (до 250°С), высокая химическая и механическая стойкость, влагоустойчивость, что способствует при хорошей технологичности их широкому применению.

В случае несобственной ионной проводимости Q—энергия иона, необходимая для перескока. Аналогичное выражение определяет несобственную электронную проводимость. Если электронная проводимость обусловлена переходом электронов в зону проводимости, то можно применить элементарную зонную теорию полупроводников, при этом Q « ?/2, где Е — ширина запрещенной зоны. Собственная ионная проводимость требует не только образования, но и перемещения ионов собственной проводимости. Поэтому для двойного соединения Q= Q//2 + + QnesecK. где Q< — энергия, необходимая для образования дефектной пары.