Отрицательного относительно

В результате возникновения отрицательного объемного заряда в полупроводнике имеет место „повышенная концентрация электронов в области контакта. Следовательно, в этой области полупроводника минимальное значение энергии, которой может обладать электрон, находящийся в зоне проводимости, должно быть ниже, чем во всем остальном объеме полупроводника. Значит, вблизи поверхности энергетические зоны искривляются вниз.

При наличии контакта происходит проникновение электронов из объема N в объем Р и обратное перемещение дырок. Это перемещение дырок и электронов приводит к появлению в объеме Р нескомпенсированного отрицательного объемного< заряда, создаваемого полями акцепторной- примеси, а в объеме N — положительного объемного заряда, создаваемого положительными полями до-норной примеси. Заряды в обеих областях распределяются в тонком слое (объеме) около границы раздела, поэтому они носят название объемных зарядов ( 3.1, а). Объемные заряды создают электрическое поле, которое начинает препятствовать перемещению (диффузии) носителей, стремясь возвратить их обратно в N- и Р-области. Направление электрического поля показано на 3.1, б стрел-2 зек. ices 33

При освещении tt-базы в ней генерируются пары электрон — дырка. Для рассматриваемого типа базы неосновными носителями являются дырки, которые диффундируют к коллекторному переходу и переходят в коллекторную область. Это вызывает увеличение обратного тока коллектора. При постоянном напряжении эмиттер — база работа фототранзистора и его характеристики аналогичны характеристикам обычного диода. Переход дырок в коллектор приводит к накоплению в базе нескомпенсированного отрицательного объемного заряда, а следовательно, и уменьшению потенциального барьера эмиттерного перехода и увеличению тока /к. Это явление эквивалентно усилению интегральной чувствительности фототранзистора. Фототранзистор можно включать в измерительные схемы как обычный транзистор по схеме с ОЭ, ОБ и ОК.

В электронных вакуумных лампах перенос электрического тока осуществляется электронами. В плазменных лампах в этом процессе участвуют и ионы. При этом роль более тяжелых и менее подвижных положительных ионов в основном сводится к компенсации отрицательного объемного заряда, создаваемого электронным потоком. Это приводит к тому, что сопротивление промежутка катод—анод в газоразрядных лампах может быть очень малым. Такие лампы могут работать без подогрева катода, при этом электронный поток создается за счет автоэлектронной эмиссии и вторичной эмиссии электронов, выбиваемых с поверхности катода положительными ионами. В режиме холодного катода работает большая часть плазменных ламп. В тех случаях, когда внутреннее сопротивление должно быть минимальным, применяют термоэлектронный катод.

Для пояснения этого эффекта на 5.6 показана активная часть структуры транзистора (см. 5.1) между истоком и стоком. В этой части в слое /г-типа существуют три области (заштрихованы), обедненные электронами: / — под затвором, 2 — под диэлектриком у поверхности, 3—на границе с подложкой 5. Кроме того, имеется область отрицательного объемного заряда 4, расположенная в подложке. В области 4 находятся неподвижные отрицательные ионы. Они представляют собой примеси и дефекты в подложке (центры захвата), которые захватывают электроны, переходящие из слоя л-типа.

Следует также отметить диод Шотки, выпрямительные свойства которого основаны на взаимодействии металла и обедненного (малым количеством примесей) слоя полупроводника; диод Гана, действие которого основано на появлении отрицательного объемного сопротивления под воздействием сильного электрического поля. Оба типа диодов предназначены для генерирования и усиления сверхвысокочастотных колебаний. По сравнению с точечным диодом диод Шотки имеет более крутую ВАХ в области малых напряжений в прямом направлении, значительно меньший обратный ток, меньший разброс параметров, большую надежность и высокую устойчивость к ударам, широко используется в быстродействующих микросхемах.

тродной области катода будут накапливаться захваченные ловушками электроны и возникнет область отрицательного объемного заряда. Из-за неоднородной структуры диэлектрика эта область распадается на совокупность микроострий или каналов, обладающих повышенной ' проводимостью. Ток утечки при деградации диэлектрика затвора распространяется преимущественна по таким каналам. В окрестностях канала выделяется избыточное тепло, а градиент тянущего поля возрастает гго мере прорастания канала к аноду. В результате в окрестностях канала создаются благоприятные условия для развития термо- и электродиффузии. У некоторых диэлектриков коэффициент диффузии продуктов реакции на границе металл-диэлектрик ^)2 монотонно увеличивается во времени, вызывая быстрый отказ прибора. Для большинства npn6qpOB ?D2 зависит от интенсивности межатомной связи в молекуле окисла, глубины захвата электронов на ловушках и диффузионной активности металлического электрода-затвора. Пэследняя уменьшается с ростом температуры плавления металла и высотой потенциального барьера на границе с диэлек-Три.КОМ. Таким образом, время наработки до отказа 12, обусловленное деградацией окисла за счет прорастания микроканалов и развития диффузии в их окрестностях, может быть определено по формуле

Характеристики триодов. АН о дно-сеточная характеристика — это зависимость анодного тока /а от сеточного напряжения t/c при анодном напряжении ?/а= const ( 14.13). Характеристику снимают с помощью установки, схема которой показана на 14.12. При фиксированном значении Ua, например t7a—150 В, изменяют значение Uc с помощью потенциометра /?„с, снимая показания приборов Vi и мА. При некотором отрицательном напряжении f/сзап ( 14.13) /а —0, т. е. триод заперт по анодному току. При уменьшении отрицательного напряжения на сетке анодный ток растет в результате компенсации действия отрицательного объемного заряда суммарным полем анода и сетки. При некотором положительном напряжении на сетке действие пространственного заряда полностью нейтрализуется и наступает режим насыщения, аналогичный режиму насыщения диода.

Анодная область дуги, имеющая весьма малую протяженность, характеризуется также резким падением потенциала, обусловленным наличием на границе с областью ствола нескомпенсированного отрицательного объемного заряда. Область ствола дуги занимает большую часть пространства между катодом и анодом. Характерным для нее являются относительно низкая напряженность

• Двойной электрический слой у поверхности кристалла ( 1-10, а) возникает в связи с тем, что некоторая доля общего количества освободившихся от связей с атомами электронов в процессе и> разнонаправленного движения остается вне приповерхностного слоя металла, образуя слой отрицательного объемного заряда, а атомы, лишившиеся электронов и представляющие собой положительные ионы, образуют внутри граничной поверхности слой положительного объемного заряда.

Явления в преданодной области разряда, а также значения анодного падения напряжения (три возможных варианта которого представлены на правом участке кривой 4-24, б) связаны, как об этом уже говорилось в § 3-5, с необходимостью отбора анодом из плазмы такого количества электронов, которое требуется для анодного тока. Кроме электронов, к аноду должно подходить и некоторое количество ионов, необходимых для компенсации отрицательного объемного заряда электронов в непосредственной близости от анода.

9.32. Ячейка, выполненная из изолирующего материала, заполнена раствором сульфата меди. В ячейке расположено два пластинчатых электрода / из золота или платины. Электроды с внутренней стороны изолированы эпоксидным покрытием 2, за исключением узкого зазора 3 (шириной в сотые или тысячные доли миллиметра). На противоположной стенке ячейки напротив зазора расположен медный электрод 4, который может быть также хромовым, цинковым или никелевым, причем раствор соли в электролите во всех случаях должен соответствовать выбранному металлу электрода. Входным сигналом ячейки является изменяемое сопротивление между электродами /, разделенными зазором 3. Если зазор заполнен раствором, то это сопротивление велико. При подаче на электрод / напряжения, отрицательного относительно электрода 4, последний начинает растворяться, и в зазоре 3 происходит отложение меди. Через некоторое время (время записи) зазор между электродами ' будет замкнут осажденной медью и сопротивление между ними резко снизится из-за высокой проводимости меди. При подаче на электроды / напряжения, положительного относительно электрода 4, осажденная в зазоре медь растворяется, и ячейка возвращается в прежнее состояние, характеризуемое высоким сопротивлением между электродами /. Таким образом, ячейка имеет два состояния: замкнутый зазор между электродами / (логическая «1») и разомкнутый зазор (логический «О»). Совокупность подобных ячеек памяти позволяет записывать информацию в двоичном коде. Такой прибор, кроме того, можно использовать в качестве защелкивающего переключателя, или реле.

Основной составной частью электронно-лучевого осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим управлением лучом, представляющим собой сфокусированный пучок быстродвижущихся электронов. Источником электронов служит подогреваемый катод К ( 8.11), помещенный внутри цилиндрического, так называемого управляющего электрода с отверстием — модулятора М. Изменением отрицательного (относительно катода) потенциала модулятора регулируется интенсивность пучка электронов, и тем самым, изменяется яркость свечения люминофора, которым покрыт экран Э.

Основной составной частью электронно-лучевого осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим управлением лучом, представляющим собой сфокусированный пучок быстродвижущихся электронов. Источником электронов служит подогреваемый катод /( ( 8.11), помещенный внутри цилиндрического, так называемого управляющего электрода с отверстием — модулятора М. Изменением отрицательного (относительно катода) потенциала модулятора регулируется интенсивность пучка электронов, и тем самым, изменяется яркость свечения люминофора, которым покрыт экран Э.

Регулируя потенциал модулятора (отрицательного относительно катода), можно менять яркость, а регулируя потенциал первого анода,— фокусировку изображения на экране ЭЛТ.

Рассмотрим вначале характеристики в активном режиме. С по-дачвй на базу отрицательного относительно эмиттера напряжения через эмиттерный переход течет ток, обязанный инжекции неосновных носителей в базу. Большая часть этих носителей проходит через базу и собирается коллекторным переходом; меньшая часть этого потоки создает в выводе базы за счет рекомбинации положительный/ ток /EJ вытекающий из базы и вычитающийся из тока —/в, втекающего в базу ( 12-11). С увеличением отрицательного напряжения ?/БЭ ток /Б > О растет и при некотором значении этого напряжения результирующий ток в базе оказывается равным нулю (/Б = 0), что эквивалентно размыканию цепи базы. При этом ток, коллектора возрастает, так как к току /КБО добавляется ток коллектирования 3/в. Поскольку в этом случае /в = = I ^КБО I» то суммарный ток коллектора, обозначаемый /кэо, равен:

Вообще говоря, на основе п-р-п-р-п структуры с зашунтированными эмиттерами можно получить и управляемые приборы. Так, если УЭ присоединить к широкой «2-базе, то прямой ветвью ВАХ можно управлять, подавая отрицательный по напряжению относительно нижнего электрода сигнал. Включение прибора в обратном направлении осуществляется за счет подачи отрицательного относительно верхнего электрода з.52. ВАХ симметрично-напряжения на УЭ. Однако приборы с го ограничителя напряжения таким управлением пока не нашли распространения по причинам:

Принцип действия хемотронной ячейки памяти иллюстрирует 10.16. В герметичном пластмассовом корпусе расположены два пластинчатых электрода 1 из золота или платины. Электроды с внутренней стороны изолированы эпоксидным покрытием 2, за исключением узкого зазора 3, ширина которого не должна превышать 0,1 мм. На противоположной стенке ячейки напротив зазора расположен медный электрод 4. Расстояние между этим электродом и пластинчатыми электродами 1 составляет примерно Оу5мм. Сопротивление между электродами 1 зависит от наличия раствора электролита в зазоре 3. Если зазор заполнен раствором, то это сопротивление велико. При подаче на электроды / напряжения, отрицательного относительно электрода 4, последний начинает растворяться, и в зазоре 3 происходит отложение меди. Через некоторое время (время записи) зазор между электродами 1 будет замкнут осажденной медью и сопротивление между ними резко снизится-из-за высокой проводимости -меди. Если же на электроды / подать напряжение, положительное относительно электрода 4, то осажденная в зазоре медь растворяется и ячейка возвращается в прежнее состояние, характеризуемое высоким сопротивлением между электродами /. Таким образом, ячейка имеет два устойчивых состояния, позволяющих записывать информацию в двоичном коде.

Рассмотрим вначале характеристики в активном режиме. С по-дачвй на базу отрицательного относительно эмиттера напряжения через эмиттерный переход течет ток, обязанный инжекции неосновных носителей в базу. Большая часть этих носителей проходит через базу и собирается коллекторным переходом; меньшая часть этого потоки создает в выводе базы за счет рекомбинации положительный/ ток /EJ вытекающий из базы и вычитающийся из тока —/в, втекающего в базу ( 12-11). С увеличением отрицательного напряжения ?/БЭ ток /Б > О растет и при некотором значении этого напряжения результирующий ток в базе оказывается равным нулю (/Б = 0), что эквивалентно размыканию цепи базы. При этом ток, коллектора возрастает, так как к току /КБО добавляется ток коллектирования 3/в. Поскольку в этом случае /в = = I ^КБО I» то суммарный ток коллектора, обозначаемый /кэо, равен:

жение на затворе способствует обеднению любого первоначально образовавшегося поверхностного инверсного слоя. По существу это объясняет две возможные модели МДП-транзистора: транзистор с каналом я-типа, работающий в режиме обогащения в случае приложения к затвору положительного относительно подложки напряжения, и транзистор, работающий в режиме обеднения в случае приложения к затвору отрицательного относительно подложки напряжения.

Применяются электрохимические элементы памяти различной конструкции, например трехэлектродные ячейки, в которых для хранения информации в двоичном коде используется процесс электроосаждения. Принцип действия таких ячеек поясняет 8.32. Ячейка, выполненная из изолирующего материала, заполнена раствором сульфата меди. В ячейке расположено два пластинчатых электрода / из золота или платины. Электроды с внутренней стороны изолированы эпоксидным покрытием 2, за исключением узкого зазора 3 (шириной в сотые или тысячные доли миллиметра). На противоположной стенке ячейки напротив зазора расположен медный электрод 4, который может быть также хромовым, цинковым или никелевым, причем раствор соли в электролите во всех случаях должен соответствовать выбранному металлу электрода. Входным сигналом ячейки является изменяемое сопротивление между электродами /, разделенными зазором 3. Если зазор заполнен раствором, то это сопротивление велико. При подаче на электроды / напряжения, отрицательного относительно электрода 4, последний начинает растворяться, и в зазоре 3 происходит отложение меди. Через некоторое время (время записи) зазор между электродами / будет замкнут осажденной медью и сопротивление между ними резко снизится из-за высокой проводимости меди. При подаче на электроды 1 напряжения, положительного относительно электрода 4, осажденная в зазоре медь растворяется, и ячейка возвращается в прежнее состоя-

Это происходит при подаче между базой и эмиттером транзистора отрицательного (относительно эмиттера) сигнала t/gg, обеспечивающего ток базы