Отрицательно заряженных

ванны или специальные угольные или стальные стержни. Часто ванну снабжают устройствами для перемешивания краски. На электроды подают постоянное напряжение 30... 150 В. Плотность тока на аноде (изделии) поддерживают в пределах 6 А/м2. Под влиянием электрического поля распределенные в жидкости отрицательно заряженные частицы краски передвигаются к аноду и осаждаются на изделии. Этот процесс, называемый электрофорезом, обеспечивает получение ровных покрытий на трудноокращи-ваемых изделиях (деталях сложной конфигурации с малыми отверстиями, решетках и т. д.). Дефекты покрытия образуются только в местах, покрытых пленкой диэлектрика, поэтому качество окраски определяется совершенством способа подготовки поверхности.

Реальные условия под колпаком при катодном распылении ( 2.12) можно описать следующим образом. При бомбардировке положительными ионами инертного газа поверхность катода одновременно подвергается воздействию молекул остаточных активных газов. Это приводит к образованию оксидных пленок на катоде, которые резко снижают скорость распыления. Часть оксида переносится на подложку. На поверхности подложки вместе с распыленными атомами присутствуют и отрицательно заряженные активные ионы остаточных газов, которые также способствуют формиро-

При вакансионном механизме диффузии в германии происходит сильное кулоновское взаимодействие ионизованных примесей с заряженными вакансиями. Отрицательно заряженные ионы отталкиваются от заряженных вакансий, что замедляет скорость их перемещения. Скорость перемещения положительно заряженных ионов, наоборот, увеличивается.

Окружающие нас вещества (тела) состоят из атомов и молекул, которые имеют положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. Атомы и молекулы электрически нейтральны, так как заряд ядра равен суммарному заряду электронов, окружающих ядро. При некоторых условиях, например при увеличении температуры, атом или молекула теряют электрон. Такой атом (молекула) превращается в положительный ион. 36

Электрическая дуга является одним из видов электрического разряда в газе или в парах. Она характеризуется малым катодным падением напряжения (10— 20 В) и высокой плотностью тока, которая может достигать сотен и тысяч ампер на 1 см2. Неионизированные газы и пары, состоящие из нейтральных частиц, не проводят электрический ток. В дуговом разряде газ сильно ионизирован, в нем присутствуют положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные свободные электроны. При наложении электрического поля на дуговой промежуток заряженные частицы под его действием

проводность; электролиты являются проводниками вто-рэго рода. В этих растворах и расплавах имеет место электролитическая диссоциация — распад на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Если в сосуд с электролитом — электролизер поместить электроды, присоединенные к электрическому источнику энергии, то в нем начнет протекать ионный ток, причем положительно заряженные ионы — катионы будут двигаться к катоду (это в основном металлы и водород), а отрицательно заряженные ионы — анионы (хлор, кислород, ОН-, SO*-)—-к аноду. У анода анионы отдают свой заряд и превращаются в нейтральные частицы, оседающие на электроде. У катода катионы отбирают электроны у электрода и также нейтрализуются, оседая на нем, причем выделяющиеся на электродах газы в виде пузырьков поднимаются кверху. Электрический ток во внешней цепи представляет собой движение электронов от анода к катоду ( 7.1). При этом раствор обедняется, и для поддержания непрерывности процесса элек-трэлиза приходится его обогащать. Так осуществляют извлечение тех или иных веществ из электролита (эле.к-трээкстракцию). Если же анод может растворяться в электролите по мере обеднения последнего, то частицы его, растворяясь в электролите, приобретают положительный заряд и направляются к катоду, на котором осаждаются, тем самым осуществляется перенос материала с анода на катод. Так как при этом процесс

1 — генератор; 2 — коронирующий электрод; 3 — границы короны; 4 — положительно заряженные ионы; 5 — отрицательно заряженные ионы; 6 — электроны; 7 — частицы пыли в газе; 8 — осадительный электрод.

ложительно заряженные частицы двигаются к катоду, отрицательно заряженные — к аноду.

Обычно коронный разряд возбуждают у отрицательного электрода ( 10.1); в этом случае образующиеся положительные ионы осаждаются на коронирующем электроде, а более подвижные электроны и отрицательно заряженные ионы перемещаются в сторону большего (инешнего) электрода — в результате в межэлектродном промежутке возникает ток.

Если в межэлектродном промежутке находятся аэро-зсли, т. е. в газе имеются твердые или жидкие загрязняющие его частицы, то последние, сталкиваясь с иона-мп, захватывают их, электризуются и, будучи заряженными, направляются к соответствующему электроду. Так кг.к зона короны 2 сравнительно мала, основная масса загрязненного газа проходит во внешней зоне между ко-рсной и большим электродом, в которой перемещаются отрицательно заряженные ионы и электроны. Поэтому подавляющая часть загрязнений оседает на внешнем (осадительном) электроде.

Таким образом электропроводность в полупроводниках осуществляется перемещением отрицательно заряженных свободных электронов в зоне проводимости и положительно заряженных дырок в валентной зоне. При любой температуре количество (концентрация) электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне равны. Это справедливо для чистых полупроводников (при отсутствии атомов примеси), которые называют собственными или с собственной электропроводностью (i'-типа) и обладают наименьшей для данного материала электропроводностью.

Чтобы осуществить относительно чистый процесс распыления, необходимо на подложку подать небольшой отрицательный потенциал относительно анода (100—300 В)— процесс катодного распыления со смещением ( 2.13,6). С одной стороны, это приведет к отталкиванию отрицательно заряженных ионов, а с другой — слабая бомбардировка положительными ионами инертного газа способствует обез-гаживанию поверхности подложки, а затем и пленки.

В процессе электрохимической коррозии принимают участие металлу, хорошо проводящие электрический ток за счет наличия в них отрицательно заряженных частиц, так называемых свободных электронов, и электролиты — водные растворы солей, кислот, щелочей, а также вода, проводящие электрический ток за счет наличия в них расщепленных частей положительных и отрицательных молекул-ионов.

Чтобы понять структуру р-n-перехода, рассмотрим сначала две отдельные области полупроводников р- и n-типа ( 8, а). Кружками со знаком плюс в n-области показаны атомы донорной примеси, например фосфора. Каждый донорный атом имеет положительный заряд, так как пятый валентный электрон его покинул и он остался с одиночным положительным зарядом. Свободные электроны изображены знаком минус. В целом объем n-области электрически нейтрален, не заряжен, так как число фиксированных положительных зарядов (ионов атомов фосфора) в нем компенсируется таким же числом отрицательно заряженных подвижных электронов.

1. Электрическое поле и его параметры. В электрически нейтральном теле содержится одинаковое количество положительно и отрицательно заряженных частиц. В заряженном теле преобладают положительные или отрицательные заряды. Электрически заряженное тело создает в окружающем его пространстве электрическое поле1. Поле электрически заряженных тел, находящихся в покое, называется электростатическим. Характерной особенностью электрического поля является его способность действовать на заряженные частицы, помещенные в поле. Благодаря электрическому полю осуществляется взаимное притяжение или отталкивание заряженных тел, т .е. механическое взаимодействие.

а концентрация отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси

тельно заряженные частицы смещаются относительно отрицательно заряженных. Появляется асимметрия в распределении заряженных частиц, т. е. поляризация. Основную роль в этом процессе играет тепловое движение. Именно оно направленно перебрасывает частицы во внешнем электрическом поле и возвращает их к хаотическому распределению после отключения поля. Одновременно тепловое движение оказывает и мешающее действие, так как препятствует полному завершению процесса смещения частиц в электрическом поле.

Считается, что кислород в оксиде диффундирует в виде отрицательно заряженных ионов О~ (или OJ). Этим объясняется заметное увеличение скорости роста оксида при возрастании положительного потенциала на подложке ( 8.10). Оценка напряженности электрического поля в SiO2 дает значение ~4-106 В/см в плазме низкой плотности. Таким образом, в ускорении массопереноса существенную роль играет также дрейф кислородных ионов в защитной пленке.

Как известно из курса физики, атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Электрон представляет собой элементарную частицу материи с массой покоя т0 = 9,1'10~31 кг и элементарным отрицательным зарядом, абсолютное значение которого (7=1,6-К)-19 Кл.

примерно такой же массой, но не имеет электрического заряда. Вся масса атома сосредоточена в ядре, диаметр которого ничтожно мал по сравнению с диаметром атома, определяемом орбитами электронов: da«10~8 см. Можно считать, что в упрощенной модели атома любого вещества силы электрического притяжения отрицательно заряженных электронов к положительно заряженному ядру уравновешиваются центростремительными силами. Число электронов равно числу протонов в ядре, поэтому атом оказывается электрически нейтральным Таким образом, положительный заряд атома будет соответствовать произведению Zq, где Z — число протонов ядра атома. Условие равновесия электрона на орбите имеет вид: m0v2/r = Zq2/r2, где т0 — масса покоя электрона, его скорость v и радиус г орбиты; выражение v2/r — центростремительное ускорение электрона на орбите.

Опытным путем установлено, что во всяком теле содержится большое количество электрически заряженных частиц вещества. Эти частицы или входят в состав молекул, или являются «свободными» (не входят в состав молекул). В обычных условиях в достаточно большом элементе объема тела находится в среднем равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц или, как короче говорят, положительных и отрицательных электрических зарядов, и тело является электрически нейтральным. Выражение «в среднем» означает, что мы не считаемся с малыми и быстрыми изменениями числа зарядов в данном объеме, происходящими в результате теплового движения молекул и «свободных» частиц. В электрически заряженном теле (или части тела) преобладают положительные или отрица-тельные заряды.