Концентрации водородных

При освещении фоторезистора ток в цепи существенно возрастает за счет увеличения концентрации свободных носителей заряда. Разность токов при наличии и отсутствии освещения называют световым током или фототоком.

Концентрации свободных электронов и дырок в собственном полупроводнике равны: n-i = pt. Добавление примесей в собственный полупроводник сопровождается увеличением концентрации одного типа носителей при одновременном уменьшении концентрации другого типа носителей. Этот процесс описывается соотношением пр — nl = р*, т. е. произведение концентрации дырок на концентрацию электронов в данном полупроводнике при данной температуре является постоянной величиной, которая не зависит от величины и типа примеси.

Структура МДП применяется-для создания МДП-транзисторов, широко используемых в интегральных микросхемах. В основе работы МДП-структуры лежат поверхностные явления в полупроводнике. Свойства полупроводника на поверхности и в глубине <ри-сталла различны и зависят от технологических методов обработки поверхности полупроводников. В результате обработки полу!ро-водниковых структур возникают энергетические уровни (состояния), называемые поверхностными, на которые переходят электроны из валентной зоны. В полупроводниках из-за малой концентрации свободных носителей около поверхности возникает слой пространственного заряда достаточно большой толщины, свойства которого изменяются при приложении перпендикулярно поверхности полупроводника электрического поля.'

жающей среды; они служат датчиками температуры. Терморезисторы, реагирующие на нагрев током, применяют для регулирования процессов в электрических цепях. У наиболее распространенных терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом а? с ростом температуры сопротивление уменьшается. Это обусловлено увеличением концентрации свободных носителей заряда в рабочем теле терморезистора с ростом температуры или увеличением их подвижности. При этом зависимость сопротивления терморезистора от температуры определяется уравнением

Выражение (1.10) справедливо в узкой полосе энергий вблизи дна зоны проводимости. После интегрирования (1.8) получаем выражение для концентрации свободных электронов в полупроводнике:

лупроводники высокой степени очистки при не слишком низких температурах обладают собственной электрической проводимостью а,. Поскольку в собственном полупроводнике концентрации свободных электронов и дырок равны: п = = Р = tii, (2.4) можно переписать в виде

Здесь п0, />„ — равновесные концентрации свободных электронов и дырок; пл, рл — равновесные концентрации свободных электронов и дырок, когда уровень Ферми совпадает с уровнем ловушек ^л; ?РР — вероятность захвата дырок ловушками, когда все ловушки заняты электронами; &п — веройтность захвата электронов ловушками в условиях, когда все ловушки свободны; Тр0, т„0 — времена жизни дырок и электронов в этих условиях.

В симметричном переходе концентрации свободных носителей заряда выравниваются в плоскости раздела р- и л-областей ( 2.17, а). В несимметричном переходе плоскость, в которой происходит выравнивание концентраций, не совпадает с плоскостью раздела областей, а сдвинута по отношению к ней в менее легированную область (в р-об-ласть на 2.17, б). С этой точки зрения различают металлургический (плоскость /) и физический (плоскость 2) переходы. Слой между плоскостями / и 2 имеет измененный тип электропроводности по отношению к исходному, до осуществления контакта между областями, и называется инверсным. В дальнейшем для простоты будем рассматривать симметричный резкий переход. При этом каждую из областей будем считать достаточно протяженной, чтобы можно было не учитывать краевые эффекты.

Заряды в обеих областях равны по значению и противоположны по знаку. За пределами областей, при х <С dn и х > dp, концентрации свободных носителей заряда становятся соизмеримыми с концентрациями ионов примеси, П-п ~ Л^д и рр « NA, поэтому р = 0.

На 3.12 приведены ВАХ для тонкого (/) и толстого (2) слоев объемного заряда в контакте металл — полупроводник. При одинаковой концентрации свободных носителей заряда тонкий объемный заряд по сравнению с толстым имеет меньшее сопротивление, поэтому прямая ветвь кривой / идет круче прямой ветви кривой 2, на обратной ветви

Увеличение концентрации свободных носителей заряда в полупроводнике под действием излучения (квантов света) называют внутренним

§ 24. Приборы для измерения концентрации водородных ионов в растворах

В химической промышленности, на нефтеперерабатывающих предприятиях, при крашении тканей и в других отраслях промышленности кислотность или щелочность растворов в сильной степени влияет на ход технологического процесса и на качество получаемой продукции. Свойства этих растворов определяются концентрацией в них водородных ионов. Для удобства измерения концентрации водородных ионов ее характеризуют условным числом и обозначают символом рН. Величина рН для чистой воды и нейтральных растворов равна 7. Если рН больше 7, то это указывает на щелочность раствора; кислые растворы характеризуются числом рН, меньшим 7.

Для определения числа рН в растворах применяют электрический способ измерения, заключающийся в том, что при погружении в раствор электродов из определенных материалов на границе между электродом и раствором возникает электрический потенциал, зависящий от температуры и концентрации водородных ионов в растворе. Подобное же явление наблюдается на границе соприкосновения двух разнородных или однородных, но с разной концентрацией жидкостей, разделенных полупроницаемой перегородкой. Число рН определяют путем измерения разности потенциалов между двумя электродами, из которых один (измерительный) погружен в исследуемый раствор, а другой (сравнительный) — в раствор с известным числом рН.

Приборы для измерения концентрации водородных ионов в растворах (рН-метры). Датчик прибора устанавливают в месте, легко доступном для обслуживания. Схема установки рН-метра показана на 215. Над местом установки датчика не должно быть кранов, фланцев и трубопроводов во избежание попадания на датчик капель агрессивных растворов. Для защиты от брызг датчики ограждают щитками. На открытом воздухе датчики помещают в утепленной будке.

§ 24. Приборы для измерения концентрации водородных ионов

Вода относится к одним из наименее диссоциированных веществ, хотя этот процесс в ней наблюдается Н2О**Н++ОН~. Для воды при неизменной температуре произведение концентрации водородных и гидроксильных ионов постоянно и называется ионным произведением воды: Кн,о =10~14 (при 22°С).

Растворы, в которых концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и каждая из них равна 10~7 г-ион/кг, называются нейтральными. В кислых растворах преобладает концентрация водородных ионов, в щелочных — гидроксильных, т. е. степень кислотности или щелочности растворов можно характеризовать концентрацией водородных ионов. Нейтральный раствор [Н+] = = 1(H, кислый —[Н+]>10-7, щелочной — [Н+]<10~7 г-ион/кг.

Для выражения кислотности или щелочности раствора вместо подлинной концентрации водородных ионов указывают ее логарифм, взятый с обратным знаком. Его называют водородным показателем и обозначают рН:

Гальванические преобразователи (преобразователи рН-метров). Реакция растворов (кислая, нейтральная, щелочная) зависит от концентрации водородных ионов. Концентрацию водородных ионов в растворе можно определить по разности потенциалов, которая возникает на электродах, опущенных в исследуемый раствор.

Рассмотрим зависимость свойства раствора от концентрации водородных ионов.

Для измерения концентрации водородных ионов, т. е. для определения рН, широко применяется метод, основанный на измерении электродного (пограничного) потенциала.