Поверхность электрода

Явление увеличения электропроводности полупроводника под действием излучения называют фотопроводимостью и широко используют при создании различных приборов, чувствительных к освещению. Фотопроводимость может возникнуть в полупроводнике лишь при определенной, близкой к ширине его запрещенной зоны энергии фотонов падающего излучения. Излучение с энергией фотонов, меньшей ширины запрещенной зоны, будет проходить через полупроводник не поглощаясь. При энергиях, значительно больших ширины запрещенной зоны, фотоны будут поглощаться поверхностью полупроводника и образующиеся при этом снюбодные электроны и дырки не проникнут в его толщу.

С увеличением напряжения Uca будут возрастать ток стока и потенциал поверхности полупроводника в направлении от истока к стоку. Поэтому разность потенциалов между затвором и поверхностью полупроводника будет умень-

шаться в направлении к стоку. Соответственно уменьшается напряженность поля в диэлектрике и удельный заряд электронов в канале. В результате сечение канала начинает сужаться в направлении к стоку. По достижении напряжением на стоке значения, равного напряжению насыщения t/CH в точке х = I, становятся равными нулю разность потенциалов между затвором и поверхностью полупроводника, напряженность поля в диэлектрике и удельный заряд электронов. Поэтому толщина канала оказывается равной нулю ( 3.37, б). Эти условия соответствуют началу режима отсечки канала (образование «горловины» канала).

Теория метода. Метод сопротивления растекания точечного контакта основан на измерении сопротивления структуры, состоящей из полупроводникового образца и металлического зонда, установленного на его плоской поверхности. Если металлический зонд имеет с поверхностью полупроводника омический контакт малой площади, то сопротивление структуры, измеряемое при пропускании тока через этот контакт, называют сопротивлением растекания. Предполагается, что второй контакт к полупроводнику представляет собой контакт большой площади с пренебрежимо малым сопротивлением, расположенный на большом расстоянии от металлического зонда.

Действительную геометрическую форму и размеры контакта между металлическим зондом и плоской поверхностью полупроводника установить трудно вследствие механической деформации того и другого материала. Они зависят от радиуса контакта, механических свойств материалов и силы, приложенной к зонду.

Поверхностную фото-ЭДС измеряют с помощью контакта, имеющего емкостную связь с освещенной поверхностью полупроводника, т. е. контакт и полупроводник представляют собой конденсатор, причем освещение образца осуществляется сквозь электрод, который с этой целью делают полупрозрачным. Важно, чтобы свет не достигал второй поверхности образца, так как поверхностная фото-ЭДС второй поверхности должна быть пренебрежимо мала.

достигает 10'4—10асм 2, т.е. составляет величину порядка концентрации поверхностных атомов или ионов кристалла. При таком поверхностном состоянии полупроводниковой подложки формирование МДП-структур оказалось бы принципиально невозможным. Это нетрудно показать, если учесть, что максимальная плотность состояний, индуцируемая на поверхности полупроводника и определяемая напряженностью пробоя диэлектрика (106—107В/см), не превышает 10" — 102см~2. Следовательно, влияние индуцируемого заряда на модуляцию проводимости слоя полупроводника является пренебрежимо малым. Однако рассмотренный случай может иметь место лишь в условиях, близких к идеальным. В обычных условиях поверхность полупроводника покрыта толстым слоем оксидных соединений, а также слоями адсорбированных атомов и молекул. В результате искусственного окисления поверхности полупроводника или каких-либо других химических реакций можно получить диэлектрические слои с контролируемыми электрофизическими свойствами. Существенным является то, что поверхность, покрытая таким диэлектрическим слоем, имеет значительно меньшую плотность состояний, чем атомарно чистая поверхность. Этому можно дать сравнительно простое качественное объяснение, если учесть, что поверхностные состояния обусловлены обрывом валентных связей в кристаллической решетке, вследствие чего поверхностные атомы или ионы кристалла находятся в иных условиях по сравнению с атомами или ионами, расположенными в его глубине. При окислении или других поверхностных реакциях поверхностные атомы или ионы кристалла образуют химические связи с чужеродными атомами, например с атомами кислорода или азота. Вследствие этого для поверхностных атомов полупроводника и атомов, находящихся в глубине кристалла, различия становятся менее значительными. Этому способствует влияние ориентирующего поля полупроводникового кристалла, благодаря которому первые слои наращиваемого диэлектрика повторяют структуру полупроводника. В результате плотность поверхностных состояний на границе раздела полупроводник — диэлектрик уменьшается по сравнению с открытой поверхностью полупроводника.

2. Адсорбция молекул травителя на поверхности полупроводника. В стадии адсорбции молекулы травителя вступают в контакт с поверхностью полупроводника. Этот контакт может быть либо химической адсорбцией (хемосорбцией), либо физической адсорбцией.

В первом случае между молекулами травителя и поверхностью полупроводника существуют или силы обменного взаимодействия, или кулоновского притяжения, в зависимости от типа поверхности и адсорбированных компонентов; во втором случае молекулы травителя удерживаются на поверхности слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Соответственно энергия активации адсорбции при хемосорбции оказывается существенно выше, чем при физической адсорбции. Измерение этой

полупроводников п- и р-типов сильно отличаются. При погружении пластины полупроводника в электролит ее поверхность поляризуется и вблизи нее создается двойной слой отрицательного заряда, сформированный гидроксилами ОН" ( 2.4). Плотная часть двойного слоя 3 (слой Гельмголъца) образована ионами, непосредственно связанными с поверхностью полупроводника. Толщина этого слоя определяется размером ионов и в среднем составляет ~ 10 нм. В диффузной части двойного слоя 2 (слой Гуи) ионы связаны менее жестко, они могут свободно передвигаться. Толщина слоя Гуи в несколько раз может превышать толщину плотного слоя. Существующее в слое Гуи электрическое поле вызывает неоднородности в распределении ионов, в то время как за счет процесса диффузии концентрация их выравнивается. Конкуренция этих двух процессов приводит к установлению некоторого равновесного распределения ионов.

Физические загрязнения. Это загрязнения с условными размерами от 1 до 100 мкм, которые слабо связаны с поверхностью полупроводника силами физической адсорбции. К ним относятся .пыль различного происхождения, абразивные частицы, остатки ионообменных смол, частицы фоторезиста, органические загрязнения различного вида, в том числе размножающиеся микроорганизмы размерами от 1 до 20 мкм и т. п.

Большую емкость при малых габаритах имеют танталовые конденсаторы (К51 и К52). Пленка окиси тантала имеет е = 25, что превышает диэлектрическую проницаемость окиси алюминия в 2,5 раза. Значительное увеличение удельной емкости на единицу объема получается при использовании объемно-пористого анода, который изготавливают из порошка тантала методом спекания. За счет пористой структуры поверхность электрода увеличивается, что позволяет получить при малых габаритах конденсаторы с большим значением емкости (10—1000 мкФ) при рабочем напряжении порядка 90—6 В. Такое малое рабочее напряжение не является препятствием к широкому применению конденсаторов, так как в современной микроминиатюрной радиоэлектронной аппаратуре часто используются источники питания с напряжением 5 В.

В ВДП применяется лишь прямая полярность, когда катодом является электрод, а анодом — жидкая ванна. Применение обратной полярности приводит к уменьшению производительности печи. Объясняется это тем, что у вакуумной дуги большая доля энергии выделяется у катода, где она больше всего и расходуется на плавле-ние металла. Дуга в ВДП имеет диффузный (размытый) вид, она занимает все подэлектродное пространство; на поверхности торца электрода наблюдаются быстро перемещающиеся катодные пятна, нередко выходящие на боковую поверхность электрода.

ненного с прямозубым цилиндрическим колесом ре!улируемого подпятника 18, производятся подъем и опускание нижнего пуансона 15, благодаря чему достигается нужный засыпной объем матрицы. Галетные агломераты во время шрессовки имеют большую площадь -соприкосновения с пуансоном. Часто наблюдается прилипание к пуансонам. При попытке снять прилипший к пуансону агломерат поверхность электрода в отдельных местах разрушается,

Жало готового к работе паяльника должно быть равномерно залужено применяемым для пайки припоем ПОС-30 (ГОСТ 1499—70). Правильно подготовленный к работе паяльник имеет бестящее жало без черных участков окислов. Паяльником набирается припой. Пайку бокового шва и донышка производят при вращении вокруг своей оси оправки с надетой согнутой заготовкой и вставленным донышком. Нельзя пользоваться во время пайки оправками, изготовленными из железа, меди и ее сплавов, так как в случае протекания оловянно-свинцового припоя на внутреннюю-поверхность спаиваемого цинкового стакана возможно прочное соединение материала оправки с цинковым электродом. На 124 изображены места пайки швов цинковых стаканов. Швы после пайки должны быть герметичными. Герметичность всех корпусов проверяется работницей просмотром на свету. В местах пайки не должно быть наростов выступов припоя, а внутри цинкового стакана— ,крошки припоя. Внутренняя поверхность электрода должна-быть блестящей без следов окисления. Размеры спаянных цинковых электродов проверяются штангенциркулем или специально предназначенным шаблоном.

в) Ионизация на пограничных поверхностях. На электродах, ограничивающих торцы зон электрических разрядов, также могут происходить процессы появления заряженных частиц с выходом их в разрядный промежуток. В материале электродов имеется большое количество свободных электронов, однако электроны не могут в заметных количествах самопроизвольно выходить за их поверхность из-за наличия у поверхности потенциального барьера. Для того чтобы электроны могли покинуть поверхность электрода, их кинетическая энергия должна быть повышена за счет внешнего источника на величину, называемую работой выхода. Работа выхода различна для разных материалов; для некоторых веществ в условиях вакуума ее значения составляют следующие величины:

При плавлении расходуемого электрода очень важна глубина погружения электрода в шлак. При малом заглублении электрода в шлаковую ванну и отсутствии конуса на торце электрода ( 8-3,а) возможен переход процесса в дуговой. С увеличением глубины погружения электрода в шлак ( 8-3,6) оплавляемая поверхность электрода приобретает коническую форму и процесс стабилизируется. При излишнем заглублении электрода в шлак ( 8-3,0) образуется закругление вершины конуса и возникает опасность появления дугового разряда в результате замыкания каплями металла промежутка между электродом и поверхностью металлической ванны.

В рассматриваемом процессе можно выделить три зоны контакта переплавляемого металла со шлаком: 1) оплавляющуюся поверхность электрода; 2) поверхность капель металла, проходящих через шлак; 3) поверхность металлической ванны наплавляемого слитка.

Поместим точку наблюдения на поверхность электрода А, Тогда фн — ф^, JCH •• - /•„ н

Поместим точку наблюдения на поверхность электрода В, тогда фн — — фд, гн = a -f k и

необходимым введение дополнительного стабилизатора напряжения в состав аппаратуры. Однако, если поверхность электрода изготовлена из Ag2O, разряд будет происходить при более низком потенциале в течение всего времени разряда. Стабилизация напряжения может быть достигнута путем обработки поверхности электрода для восстановления AgO до Ag2O или же, согласно некоторым патентам, применением «двухоксидной» системы. Вследствие большой стоимости исходных материалов элементы на основе окиси серебра оказываются более дорогими, чем их аналоги на основе окиси ртути.

Считая неизолированную поверхность электрода сферой с площадью, равной площади неизолированного участка электрода S, сопротивление R3K можно найти из уравнения