Концентрации магнитного

Для плавного линейного закона изменения концентрации легирующих примесей по закону N(x) — ах емкость р — и-перехода находится как

химических элементов; концентрации легирующих примесей

Для измерения параметров полупроводниковых материалов, составляющих часть структуры металл — полупроводник, металл — диэлектрик — полупроводник (МДП-структура) HJ и р-п-перехода, широкое распространение получили вольт-фараднь е методы. С их помощью проводят измерения концентрации легирующих примесей, глубоких уровней и их характеристик, генерационного времени неравновесных носителей заряда, плотности поверхностных состояний и их распределения по энергиям.

• Транзистор является основным элементом ИМС, поэтому исходя из предъявляемых к нему требований выбирают физическую структуру различных областей, т. е. задаются определенными электрофизическими параметрами, к числу которых относятся концентрации легирующих примесей, подвижности электронов и дырок, времена жизни и скорости рекомбинации подвижных носителей заряда, диэлектрическая проницаемость исходного полупроводникового материала.

В кремниевых цифровых БИС используются резистивные слои поликристаллического кремния толщиной 0,2 ... 0,3 мкм, сопротивление которых в зависимости от концентрации легирующих примесей изменяется в широких пределах вплоть до 10 МОм/D. Такие резисторы располагают над транзисторами, чтобы уменьшить площадь кристалла. Большое сопротивление резисторов уменьшается с ростом температуры с высоким Т КС «—1 %/°С. Технологический разброс также весьма велик (20 ... 30 %), однако это допустимо для ряда схем (см., например, § 9.1). Поликремниевый резистор малой длины (несколько микрометров) имеет нелинейную ВАХ, обусловленную тем, что между отдельными зернами поликремния (размером порядка 0,1 мкм) существуют потенциальные барьеры (высотой около 0,2 В), препятствующие прохождению электронов.

В вертикальных структура* ( 1.12,6) база располагается под эмиттером (инжектированные неосновные носители перемещаются перпендикулярно поверхности кристалла). Для изготовления комплементарных биполярных транзисторов наиболее часто применяется эпи-таксиально-диффузионная технология. При этом и-р-п-транзисторы формируются обычными методами (см. § 1.2). Для изготовления же р-п-р-транзисторов на общей подложке р-типа путем селективной диффузии формируют карманы с проводимостью и-типа. В этих карманах формируют диффузионный слей р-типа, на который с помощью эпи-таксии осаждается и-слой. Затем путем диффузии в эпитаксиальном слое создают эмиттеры р-типа. Нижний слой р-типа служит коллектором, а эпитаксиальный n-слой между коллектором и эмиттером — базой. Основным недостатком таких транзисторов также является разброс значений коэффициента P.v, определяемый допусками на ширину базы. Ширина же базы в значительной мере зависит от толщины эпи-таксиального слоя. Последний недостаток исключается в вертикальных структурах, у которых все три области транзистора (коллектор, база и эмиттер) формируются путем диффузии. Такая комплементарная структура наиболее сложна в изготовлении, так как требует соблюдения высокой точности концентрации ' легирующих примесей. Однако она позволяет получить транзисторы с большим р (с устойчивой воспроизводимостью его значения) и высоким напряжением

Первый член в этом выражении является «классической» составляющей напряженности электрического поля, обусловленного неоднородным легированием. Второй член отражает наличие добавочной силы, связанной с изменением валентных сил в кристалле, обусловленных сильным легированием (эффект СЗЗ). Для транзистора с распределением концентрации легирующих примесей, показанным на 2.15, первая составляющая поля Ер\ при НУИ направлена по оси к и тормозит дырки, инжектированные в эмиттер. Вторая составляющая поля ЕР2< <0 и уменьшает тормозящее поле для дырок в эмиттере. Таким образом, влияние СЗЗ приводит к дополнительному накоплению заряда дырок в эмиттере, увеличению дырочного тока эмиттера и к уменьшению коэффициента ин-жекции.

Сопротивление и чувствительность магниторезисторов в сильной степени зависят от температуры. При изготовлении преобразователей из особо однородного материала и соответствующей концентрации легирующих примесей можно сни- йг/г0

Хамакава, Тавада и др. показали, что в пленках a-Sii_xCx: Н также как и в пленках a-Si: Н, можно управлять типом и концентрацией носителей заряда. На 4.2.8, а показаны зависимости основных свойств пленок a-Si i_xCx : Н, полученных плазменным разложением [SiH4 (0,8) + + СН4 (0,2) ], от концентрации легирующих примесей. Величина темновой проводимости при комнатной температуре при добавлении в исходную газовую смесь 5 % диборана составляет 10~4 См/см, а при добавлении 0,1 % фосфина — 10~2 См/см. Это намного выше темновой проводимости нелегированных пленок, величина которой имеет порядок 10"1 См/см. Величина энергии активации изменяется от 1,08 эВ для нелегированных

4.2.8. Влияние типа и концентрации легирующих добавок на основные свойства пленок a-Sij-^Cx •' Н, полученных плазменным разложением газовой смеси: а - SiH4 (0,8) + СН4 (о,2) [ 71; 6 - SiH4 (0,5) + СН4 (0>5) ( 81

На 4.2.8, б показаны зависимости основных свойств пленок а-Sii_xCx : Н, полученных плазменным разложением [SiH4 (0,5) + СН4 (0,5)], от концентрации легирующих примесей. Здесь также видна возможность управления типом и концентрацией носителей заряда. Темновая проводимость при добавлении в газовую смесь 1 % диборана или 0,2 % фосфина увеличивается до 10""5 и 10~3 См/см соответственно. Темновая проводимость нелегированных пленок при комнатной температуре из-за малости величины не поддается измерению. Минимальные значения энергии активации для пленок р- и л-типов составляют 0,4 и 0,3 эВ соответственно. Здесь наблюдается значительный эффект увеличения фотопроводимости в результате легирования, однако, величина фотопроводимости оказывается на порядок ниже, чем в пленках состава х = 0,2. Оптическая ширина запрещенной зоны в исследованных пленках зависит от легирования и уменьшается при росте концентрации обоих легирующих компонентов.

В большинстве типов трансформаторов обмотки размещены на ферромагнитном сердечнике, который служит для концентрации магнитного поля и усиления магнитной связи между обмотками. Однако при высоких частотах, чаще всего в радиоаппаратуре, применяют трансформаторы без сердечника (воздушные).

Для увеличения магнитного потока при данной намагничивающей силе, а также для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации в определенном месте электротехнической установки части ее выполняют из ферромагнитных материалов. Эти ферромагнитные части обычно называют м агнитопроводами или сердечниками, они имеют самые разнообразные формы и размеры. Так, например, магнито-проводы электромагнитов бывают миниатюрные в медицинских инструментах и огромные в ускорителях элементарных частиц.

Систему ферромагнитных тел,, предназначенную для усиления, надлежащего направления и концентрации магнитного потока, который создается токами обмоток или постоянными магнитами, называют магнитной цепью. О магнитной цепи говорят в тех случаях^ когда главная часть магнитного потока проходит по замкнутой или почти замкнутой системе ферромагнитных тел с большой проницаемо* стью.

Для увеличения фокусирующего действия магнитной линзы, а также для концентрации магнитного поля в ограниченном пространстве фокусирующие катушки заключаются в магнитные экраны. Такие катушки называются панцирными. Различные конструкции экранов показаны на 7-11, где, кроме того, приведены кривые распределения напряженности магнитного поля вдоль оси трубки.

Для концентрации магнитного потока применяются катушки с 4лагнитолроводами из материалов с высокой магнитной проницаемостью. Недостатком магнитных отклоняющих устройств является их громоздкость, а также ограниче-ния, налагаемые большой индуктивностью катушек на допустимую ча-стоту отклоняющего напряжения.

Основные свойства и область применения. Благодаря большой индукции в зазоре магнитоэлектрические приборы обладают высокой чувствительностью (до 0,01 мкА/дел.); вследствие концентрации магнитного поля в зазоре достигается помехозащищенность От внешних магнитных полей .и высокочастотных помех; стабильность показаний способствует высокой точности измерений (класс до 0,05); для приборов этого типа характерны равномерная шкала и малое собственное потребление энергии (10^5... 10~6 Вт), но так как измеряемый ток проходит через тонкие спиральные пружинки, перегрузочная способность приборов мала. Стоимость магнитоэлектрических ИП сравнительно высока.

Для увеличения фокусирующего действия магнитной линзы, а также для концентрации магнитного поля в ограниченном пространстве фокусирующие катушки заключаются в магнитные экраны. Такие катушки называются панцирными. Различные конструкции экранов показаны на 7-11, где, кроме того, приведены кривые распределения напряженности магнитного поля вдоль оси трубки.

Для концентрации магнитного поля в определенной части пространства из провода изготовляют катушки, по которым пропускают электрический ток.

сильных полях связано с тем, что при введении кобальта уменьшаются расстояния между атомами в решетке и увеличивается при намагничивании суммарный магнитный момент в единице объема. Легирование кобальтовых сплавов ванадием улучшает также их технологические свойства, они легче обрабатываются в холодном состоянии. Пермендюр при наложении сильного постоянного поля обладает весьма высокой и стабильной во времени обратимой магнитной проницаемостью [д,сбр (§ 17,1). К' недостаткам пермендюра относятся его относительно высокая стоимость и низкое удельное сопротивление р=18-10~6 ом -см. Благодаря большой обратимой проницаемости пермендюр используют для сердечников в измерительных приборах, работающих с подмагничиванием, в магнитных осциллографах, в динамических репродукторах, для мембран телефонов и т. п. Пермендюр применяют также для полюсных наконечников в целях концентрации магнитного потока в воздушном зазоре.

Сокращение эжктрических потерь в холодном тигле. Основная часть тигля расположена в зоне наибольшей концентрации магнитного поля индуктора. В ИПХТ-М обычной конструкции применяются секции с внутренним водяным охлаждением, примеры сечений которых показаны на 34, а, причем поперечные размеры и толщина сечения секций значительно превышают глубину проникновения тока в их материал. Легко видеть, что длина пути протекания тока в холодном тигле такой конструкции в 2—4'раза больше, чем в индукто'ре. В результате электрические потери в тигле в несколько раз превышают потери в индукторе и достигают 60-70% мощности печи. Однако эти потери можно существенно сократить, изменив конструкцию секций тигля — перейтя к-так называемым пластинчатым, или клиновым, тиглям с наружным водяным охлаждением ( 34, б) [52] или к тиглям с разрезными секциями ( 34, в) [53]. Разрезы в секциях тигля заполняются электроизоляционным материалом [54], что затрудняет протекание вихревых токов в секциях тигля.

Ускорение плазмы по схеме кондукционного насоса называют ускорением в скрещенных магнитных полях. Ускорение по схеме индукционного насоса лежит в основе асинхронного плазменного двигателя. В обоих случаях магнитные поля создаются токами в специальных обмотках. Известны также «рельсовые схемы», в которых плазма ускоряется между двумя параллельными прямыми металлическими проводниками («рельсами») с токами, замыкающимися через плазму. Симметричное магнитное поле самой плазмы только сжимает токовый шнур. Виток, образованный «рельсами» и плазмой, приводит к концентрации магнитного поля с одной стороны проводящего газа. Возникающее избыточное магнитное давление толкает плазму вдоль проводов. Для впрыскивания плазмы в магнитные ловушки сконструированы плазменные пушки, основанные на том же принципе и имеющие более удобную коаксиальную конструкцию, в которой каналом служит кольцевая щель между двумяЛараллельными цилиндрами. В этот промежуток и подается плазма быстродействующим клапаном. Радиальный ток в плазме, взаимодействуя с коаксиальным магнитным полем' этого же тока, выталкивает плазму из пушки.