Электронов проводимости

Между анодом и фотокатодом подключают источник постоянного напряжения, значение которого составляет несколько сотен вольт или единиц киловольт в зависимости от числа динодов. Диноды подключают к делителю напряжения таким образом, чтобы напряжение между соседними электродами составляло 50—150 В. При облучении фотокатода световым потоком электроны, вылетевшие из катода, под воздействием ускоряющего электрического поля попадают на первый динод и, ударяясь о него, выбивают вторичные электроны. Вторичные электроны под воздействием ускоряющего электрического поля, созданного напряжением между первым и вторым динодами, достигают динода Д2 и выбивают из него новые вторичные электроны. Движение электронов от динода к диноду с образованием новых вторичных электронов происходит до тех пор, пока поток электронов не достигнет анода, вызывая появление тока /а ( 4.24) в анодной цепи фотоэлектронного умножителя. Форму динодов и их взаимное расположение выбирают такими, чтобы возможно большая часть электронов, эмиттированных предыдущим динодом, попадала на последующий динод, что обеспечивает коэффициент эффективности каскада ФЭУ, равный 0,7—0,95.

до 50 — 60%. Ионизация молекул газа, т. е. отрыв от них электронов, происходит при его нагреве до 2500°С и выше. Плазма, полученная при такой температуре, называется низкотемпературной.

В отсутствие электрического поля движение электронов происходит случайным образом, распределение скоростей соответствует тепловому равновесию при температуре Т и средняя или дрейфовая скорость электрона v при этих условиях равна нулю (см. § 2.1).

промежутке восполняются. Для пробоя газа в этом случае требуется образование серии лавин, причем каждая вновь образующаяся лавина по сравнению с предыдущей должна содержать большее число электронов -происходит «раскачивание» электронных лавин. Лавинный пробой, как правило, развивается в течение относительно длительного времени (более 1 мкс) и не характерен для импульсных напряжений.

Катоды косвенного накала обладают значительной тепловой инерцией: выход электронов происходит лишь через некоторое время с момента подачи напряжения питания (1...2 мин).

Ускорение электронов происходит в тороидальной вакуумной камере, которая имеет два патрубка. В одном из них располагается электронная пушка — инжектор, в другом — мишень. Часть вакуумной камеры составляет ускоряющий элемент синхротрона — четвертьволновый объемный резонатор, представляющий собой стеклянную секцию ( 6.8), покрытую с обеих сторон металлическим слоем. Свободной от покрытия является лишь поперечная кольцевая полоски на внутренней поверхности секции, представляющая собой ускоряющий зазор резонатора. Для уменьшения нагрева резонатора вихревыми токами металлическое покрытие разделено на ряд продольных полос, соединенных между собой вблизи зазора. Резонатор- возбуждается от генератора высокой частоты

Пусть проводник находится в однородном электрическом поле напряженностью c& = U/l. Под действием этого поля свободные электроны проводника совершают ускоренное движение в направлении, противоположном вектору W. Движение электронов происходит до тех пор, пока они не столкнутся с ионами

Термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии в отдельности свойственны двум крайним состояниям. Когда температура металла низка и присущая частицам внутренняя энергия мала, выход электронов из металла может произойти за счет внешних сил электрического поля (автоэлектропная эмиссия). В другом крайнем случае, когда металл разогрет до очень высоких температур, внутренняя энергия его частиц высока и выход электронов происходит только за счет присущей им внутренней энергии без приложения внешнего поля (термоэлектронная эмиссия). Между этими крайними режимами должны, очевидно, существовать промежуточные, когда эмиссия электронов под действием электрического поля усиливается из-за нагрева металла до определенной температуры.

потенциалов создает электрическое поле, ускоряющее движение электронов, то процесс протекает с выделением теплоты; при обратном явлении, когда поле задерживает движение электронов, происходит поглощение теплоты. Тепловая мощность, выделяемая в контактной площадке за счет эффекта Пельтье, пропорциональна току /:

2—левая шкала. Однако резкое различие коэффициентов присоединения электронов т),, определяет большое различие разности а — г) е и соответственно величины напряженности Еп, при которой начинается процесс размножения электронов в газах. Так, например, для сухого воздуха EJ6 = 23,6 кВ/см. Молекулы азота не могут присоединять электроны, поэтому для азота т)е = О и размножение электронов происходит и при ?„/б <С 23,6 кВ/см, хотя значение а для азота меньше, чем для воздуха. Напротив, для элегаза вследствие чрезвычайно большой величины r\ e отношение ?„/6 --- 89 кВ/см, что примерно в четыре раза превышает ?„/б для воздуха. Это обстоятельство и определяет чрезвычайно высокую электрическую прочность элегаза, широко используемую в современном электроаппаратостроении.

Характерным для приведенных кривых является пологий начальный и круто затем возрастающий участок кривой при переходе к более высоким значениям энергии ионов. Это объясняется тем, что при малой энергии ионов отрыв от катода электронов происходит преимущественно

Следовательно, концентрация электронов проводимости в полупроводниках типа п с донорной примесью является суммой концентрации электронов, перешедших с локальных уровней в зону проводимости, и электронов валентной зоны, перешедших в зону проводимости. Запрещенная зона между валентной зоной и зоной проводимости значительно больше запрещенной зоны между локальными уровнями и зоной проводимости, поэтому концентрация электронов, поступивших в зону проводимости с локальных уровней, значительно больше концентрации электронов, перешедших в зону проводимости из валентной зоны.

С другой стороны, в области высоких температур фононы обладают импульсом, по порядку величины равным импульсу электронов проводимости, что делает возможным прекращение движения электрона в данном направлении уже в единичном акте его столкновения с фононом, поэтому v » 1. Подставив (2.8) в (2.7) и учитывая, что средняя скорость v ~ "У Т, получим

Во внешнем магнитном поле классические размерные эффекты могут возникать, когда толщина пленки d сравнима с размерами орбиты D электронов проводимости в магнитном поле //, так как в зависимости от значения напряженности поля // диаметр орбиты может укладываться или не укладываться в образце. В последнем случае размерные эффекты проявляются в виде осцилляции проводимости в магнитном поле ( 4.8, в, г). При этом электроны будут двигаться вдоль поверхности образца скачками, периодически претерпевая зеркальное отражение.

С другой стороны, в области высоких температур фононы обладают импульсом, по порядку величины равным импульсу электронов проводимости, что делает возможным прекращение высоких температур

Рассмотрим контакт металл - электронный полупроводник ( 3.21). Если напряженность внешнего электрического поля направлена так, как изображено на 3.21, то прохождение электрического тока через контакт будет связано с переходом электронов из полупроводника в металл. Однако энергия электронов в зоне проводимости полупроводника больше, чем у электронов проводимости в металле. Поэтому электроны, переходя из полупроводника в металл, избыток энергии передадут кристаллической решетке в области контакта. В результате этого переход электронов из полупроводника в металл будет сопровождаться выделением тепла на контакте и его нагревом.

6.8. В собственном полупроводнике концентрация электронов проводимости при температуре Г=300 К равна 1,5- 1016 м~3. Найти ширину запрещенной зоны и положение уровня Ферми для этого полупроводника, если постоянная (3=4,83 -1 021 м-3-Кг3/2.

6.33. Образец собственного кремния имеет удельное сопротивление 2000 Ом-м при комнатной температуре и концентрацию электронов проводимости /г;=1,4-1016 м~3. Определить удельное сопротивление образца, легированного акцепторной примесью с концентрацией 1021 и 1023 м~3. Предположите, что подвижность дырок остается одинаковой как для собственного, так и для примесного кремния и равной (лр=0,25 у,п-

6.34. В собственном германии при Г=300 К имеется 4,4-1028 атомов/м3 и 2,5-1019 электронов проводимости/м3. Чему равна концентрация дырок и электронов проводимости в примесном германии, содержащем 1 атом донорных примесей на 109 основных атомов и такую же концентрацию акцепторных примесей?

6.39. Образец собственного кремния при 7=300 К имеет удельное сопротивление 2-105 Ом-см, концентрация электронов проводимости составляет 1,5-10ю см-3. Чему равно при этой температуре удельное сопротивление кремния п-типа с концентрацией доноров 1016 атомов/см3? Предположите, что подвижность электронов в 3 раза больше подвижности дырок, и это соотношение сохраняется как для собственного, так и для примесного полупроводника. Дайте качественное обоснование основным сделанным допущениям и объясните, каким образом они могут быть подтверждены,

6.55. В собственном германии ширина запрещенной зоны равна 0,72 эВ. На сколько надо повысить температуру по сравнению с 300 К, чтобы число электронов проводимости увеличилось в 2 раза? Объясните качественно температурную зависимость числа электронов проводимости в полупроводнике и-типа для широкого интервала температур.

6.65. Определить значение дрейфового тока, протекающего через кремниевый стержень длиной 5 см и с поперечным сечением 0,5x0,5 см2, к концам которого приложена разность потенциалов 6 В. Кремний «-типа. Концентрация электронов проводимости в нем равна 1022 м~3, концентра-