Градиентом потенциала

Степень неравномерности концентрации в распределении носителей можно определить непосредственно из рассмотрения графика ( 1.6) как отношение изменения концентрации Аи к расстоянию, на котором это изменение происходит: grad п — An/Ax = dn/dx. Это отношение называется градиентом концентрации.

Важно подчеркнуть, что дрейфовый ток возникает только под действием электрического поля и не изменяет концентрации носителей заряда в объеме полупроводника (формула(1. 6.) ); диффузионный ток вызывается перепадом (градиентом) концентрации в различных участках полупроводника и представляет собой почти направленное тепловое перемещение носителей заряда даже при отсутствии электрического поля. Плотность этого тока для электронной составляющей

При диффузии, обусловленной только градиентом концентрации, выражение для потока диффундирующего вещества (примеси) имеет следующий вид:

Цель второй операции (осаждения эпитаксиального слоя) состоит в получении однослойной эпитаксиальной структуры. Она должна обладать резким градиентом концентрации легирующей примеси на границе подложка — слой, малой величиной концентрационной переходной области, минимальными значениями разброса толщины эпитаксиального слоя и удельного сопротивления по площади структуры, иметь высокое качество поверхности и совершенство структуры эпитаксиального слоя.

Толщина плавных р-/г-переходов зависит от градиента концентрации примесей (2.33). Поэтому пробивное напряжение плавных p-n-переходов определяется градиентом концентрации примесей ( 3.17,6).

Вторая составляющая напряженности электрического поля определяется градиентом концентрации носителей заряда. Эта составляющая и есть напряженность электрического поля, которое поддерживает неравномерное распределение концентрации основных носителей для обеспечения почти полной электрической нейтральности базы.

варикапа от напряжения смещения необходимо создавать в базе варикапа аномальное распределение нескомпенсированных примесей с градиентом концентрации другого знака по сравнению со знаком градиента концентрации в базе диффузионного диода ( 3.64).

Лучшие параметры имеют дрейфовые транзисторы, изготавливаемые диффузионно-сплавными методами, методами планарной технологии и т. д. В этих транзисторах в базе с п-проводимостыо очень небольшой толщины имеется градиент концентрации примесей. Поэтому носители заряда (дырки) движутся в базе не только по законам диффузии, но и под воздействием электрического поля, создаваемого градиентом концентрации примеси.

К сожалению, получить точное решение уравнения Пуассона в замкнутой форме, т. е. представить решение в виде аналитической формулы, для зависимости N(x), определенной выражением (1.83), невозможно. Приходится пользоваться приближенными методами оценки толщины ОПЗ р-п перехода. Можно оценить расширение ОПЗ по формулам для линейного перехода с градиентом концентрации примеси а, определенным формулой (1.85). После расчета б следует проверить значения концентрации примеси на границах ОПЗ на выполнение условия N(XJ— —6/2) »W(Xj+6/2). Если условие выполняется, то расчет проведен ус-

По характеру структуры р-/г-переходы делятся на резкие и плавные, симметричные и несимметричные. В микроэлектронике наибольшее применение получили плавные переходы с градиентом концентрации примесей, изменяющимся в широком диапазоне, и получаемые диффузией примеси в полупроводник. Для симметричных переходов характерно то, что концентрация примесей и концентрация основных носителей в обеих областях одинаковы. В изделиях микроэлектроники наиболее часто встречаются несимметричные переходы, у которых концентрация основных носителей одной области значительно превышает концентрацию основных но-сителей в другой области (рро^>ппо или лпо>рро).

В таком переходе вследствие разности работ выхода электронов в п- и р-областях возникнет диффузионный поток электронов из полупроводника n-типа в полупроводник р-типа и аналогичный поток дырок, направленный в противоположную сторону. Уход электронов и дырок из приконтактных областей создает область объемного заряда, обусловленного неподвижными ионизированными атомами донорной и акцепторной примесей ( 2.50). Процесс перемещения носителей заряда прекращается лишь тогда, когда контактная разность потенциалов оказывается полностью скомпенсированной разностью потенциалов, созданной объемным зарядом. При этом ток, создаваемый электрическим полем, возникающим в слое объемного заряда, полностью компенсируется диффузионным током, обусловленным градиентом концентрации носителей.

Две частицы воды, разделенные слоем нефти, могут рассматриваться как элементарный конденсатор. Под действием внешнего электрического поля эти частицы приобретают разноименные заряды и стремятся притянуться друг к другу. Это вызывает деформацию защитных оболочек. В том случае, когда поле неравномерно, заряженные частицы воды будут подвергаться действию сил, стремящихся переместить их в зону поля с большим градиентом потенциала.

Электрическая прочность диэлектрика характеризуется пробивной напряженностью, или пробивным градиентом потенциала (в киловольтах на сантиметр или на миллиметр).

Дуга, свободно горящая в воздухе, имеет температуру столба 6000—8000 К. Если увеличить внешнее охлаждение дуги, сжав ее потоком газа, то температура ее столба возрастет. Этого можно достигнуть, направляя поток газа параллельно дуге ( 4.26, а) или по касательной к ней ( 4.26, б); в последнем случае формируется закрученный вокруг дуги газовый поток. Таким путем можно добиться повышения температуры столба дуги до (10— 20) • 103 К и более. Такого рода дуга горит более устойчиво, чем открытая, и может достигать значительной длины; она характеризуется большей плотностью тока, повышенным градиентом потенциала в столбе дуги, большей кон-

Электрическая прочность диэлектрика характеризуется пробивной напряженностью или пробивным градиентом потенциала (в киловольтах на сантиметр или на миллиметр).

2. Промежуточный слой, характеризующийся небольшим градиентом потенциала; он имеет наибольшую протяженность.

3. Приповерхностный слой (с толщиной, не превышающей 8—10 мкм), характеризующийся наибольшим градиентом потенциала.

Градиент скалярного поля. Выше указано, что густота эквипотенциальных линий, проведенных около некоторой точки поля, характеризует скорость изменения потенциала в области поля вблизи данной точки. Рассматривая картину распределения эквипотенциальных линий, нетрудно убедиться, что скорость изменения потенциала зависит от направления, по которому определяется это изменение ( 1-9, а). Из 1-9, а видно, что наибольшее изменение потенциала на единицу длины перемещения получается при движении в направлении, нормальном к эквипотенциальным линиям (по линии Аа). Величина этого наибольшего изменения называется градиентом потенциала и обозначается символом grad q>, или Уф.

получим связь тока дуги с градиентом потенциала.

поле, эквипотенциальные поверхности которого обращены выпуклостью к катоду. Изменение конфигурации поля оказывает существенное влияние на ток с поверхности катода. Это влияние обусловлено изменением объемного заряда у катода и изменением величины поверхности катода, вблизи которой существует поле с положительным градиентом потенциала. Действие модулятора сходно с действием управляющей сетки в триоде; при увеличении отрицательного потенциала увеличивается потенциальный барьер вблизи катода и возрастает объемный заряд. Таким образом, ток катода должен, оЧенидно, зависеть от напряжения на модуляторе в соответствии с законом степени трех вторых 112]:

Однако при регулировании потенциала модулятора ток катода дополнительно изменяется за счет изменения величины поверхности катода, охваченной полем с положительным градиентом потенциала (ускоряющее поле). Если потенциал модулятора равен нулю ( 7-2, а), то почти вся поверхность катода охвачена полем с положительным градиентом потенциала. На 7-2,6 показана картина поля, когда потенциал модулятора близок к потенциалу запирания. В этом случае положительный градиент поля существует только вблизи незначительной области в центре катода, а остальная поверхность катода охвачена полем с отрицательным градиентом потенциала. В результате ток катода при уменьшении отрицательного напряжения на модуляторе возрастает значительно быстрей, чем это следует из (7-1). Связь между катодным током и потенциалом модулятора выражается зависимостью [12]

Напряженность электростатического поля, обусловленная градиентом потенциала,