Поверхностная проводимость

Поверхностная плотность записи информации может быть выражена формулой

Освещенность Е — это поверхностная плотность светового потока на освещаемой поверхности, т. е. отношение светового потока Ф к величине освещаемой поверхности S:

Уединенное точечное тело Е Q У Q — заряд (Кл); a = Q/S / поверхностная плотность (Кл/м2) ; т — линейная плотность заряда (Кл/м); г — расстояние от положител ьной пластины, от центра сферы, от оси провода до данной точки (м); гх — расстояние от центра сферы, от оси провода до точки, потенциал которой равен нулю (V* — О)-

Задача 1.5. Определить емкость и напряженность электрического поля плоского конденсатора, если площадь его обкладок 5 = 200 см2, поверхностная плотность заряда а = 4-10~9 Кл/см2. Напряжение между обкладками [/=1000 В. Задачу решить в двух случаях: а) конденсатор воздушный; б) диэлектрик между обкладками — бумага, пропитанная маслом (е„ = 10).

Одним из наиболее трудных и творческих этапов конструирования является компоновка (от лат. componere — складывать) — размещение на плоскости или в пространстве различных элементов Плотность компоновки РЭС определяется числом элементов в единице объема (элем./см3) или площади (элем./см2). Иногда поверхностная плотность компоновки выражается числом ИС, размещаемых на единице площади (ИС/см^). В некоторых случаях указывается число внешних выводов ИС; так, ИС с 16 выводами обозначается ИС16.

где ou(Q) — поверхностная плотность зарядов, учитывающая влияние границы раздела сред.

Вычисляют элементы матрицы aih и матрицы bt на основании следующих соображений. Полагая, что поверхностная плотность /м на участке постоянна и равна полусумме значений /м в соседних точках, получим

Пусть поверхностная плотность связанных зарядов, выявившихся в результате поляризации на поверхностях диэлектрика, которые прилегают к обкладкам, равна ст. Поскольку, как видно из 4. 1 , в глубине диэлектрика положительные и отрицательные заряды взаимно компенсируют друг друга, электрический момент всего объема диэлектрика равен произведению заряда у каждой обкладки, равного aS, на расстояние между обкладками h. Деление этой величины на объем диэлектрика Sh дает модуль поляризованности Р=а. Таким образом, поляризованность равна поверхностной плотности связанных зарядов в диэлектрике.

Эти уравнения являются основой для расчета электромагнитных полей в установках индукционного нагрева металлов, где нагрев осуществляется индуктированным в обрабатываемом объекте током. При этом поверхностная плотность токов и напряженность

На 9-2, б схематически показан участок поверхности AS, помещенный внутрь диэлектрика и ориентированный перпендикулярно направлению электрического поля. Около этого участка выделим малый цилиндрический объем, высота которого равна плечу диполя /. В таком случае все диполи числом N, попавшие внутрь цилиндрического объема, окажутся «перерезанными» поверхностью AS так, что их положительные и отрицательные заряды окажутся по разные стороны поверхности. На внутренней стороне поверхности AS, считая по направлению нормали, окажется отрицательный связанный заряд, поверхностная плотность которого аси --•- — qN//\S. Вектор поляризации в рассматриваемом объеме имеет только одну нормальную составляющую Р„; в соответствии с формулой (9-3) находим

Вектор D называется вектором электрической индукции или вектором электрического смещения. В отличие от векторов Е и Р, он не имеет самостоятельного физического смысла, а является чисто вспомогательной математической величиной. Вектор D удобен для расчета поля, так как зависит только от распределения свободных зарядов. Если поверхностью интегрирования из формулы (9-13) охватить электрод конденсатора, эта формула позволит по картине поля вектора D находить заряд на электроде, и следовательно, емкость конденсатора. У поверхности эквипотенциального электрода вектор D имеет только нормальную составляющую, и, как это следует из формулы (9-12), поверхностная плотность свободных зарядов на электроде а = ?>„.

электрона; °„ = е f п,0(у)у.„ (у) dy — поверхностная проводимость;

Согласно результатам этих измерений поверхностная проводимость удаленного слоя

Влияние поверхностной проводимости. При измерении удельного сопротивления и других параметров тонких полупроводниковых слоев, толщина которых соизмерима с дебаевской длиной экранирования, необходимо учитывать наличие на их псверхности обедненных или обогащенных слоев, удельная проводимость которых отличается от удельной проводимости объема полупроводника (см. § 5.1). Возникновение этих слоев обусловлено существованием вблизи поверхности полупроводника области пространственного заряда, которая определяется приповерхностным изгибом энергетических зон и характеризуется положением уровкя Ферми на поверхности и в объеме полупроводника. Проводимость слоя объемного заряда вдоль поверхности называют поверхностной проводимостью Дал- Поверхностная проводимость обусловлена избыточной (по сравнению с объемной) концентрацией электронов Ал(у) и дырок Др(у) в приповерхностном слое:

а следовательно, и избыточная поверхностная проводимость изменяются в широких пределах в зависимости от характера обработки поверхности и состава окружающей среды вследствие химического и физического взаимодействия поверхности слоя с окружающей атмосферой, а также процессов окисления поверхности. Изменение состава окружающей атмосферы, например после извлечения эпи-таксиальной структуры из реактора технологической установки, ведет к изменению поверхностного потенциала во времени и появлению двух составляющих погрешности: систематической, вызванной закономерным изменением поверхностного потенциала, и случайной, связанной с неконтролируемыми изменениями условий внешней среды.

Для образца, состоящего из k тонких однородных параллельных слоев толщиной Ада, с локальными концентрациями и подвиж-ностями п, и ц,, поверхностная проводимость

Пусть имеется двухслойная структура, образующая р-п-пере-ход, например, вследствие диффузии донорной примеси в подложку р-типа. Поверх диффузионного слоя нанесены диэлектрик и металлическая пленка, так что диффузионный слой, слой диэлектрика и металлическая пленка образуют МДП-структуру. Е:ли к структуре приложить внешнее напряжение, то в результате образования обедненного слоя толщиной х поверхностная проводимость слоя, заключенного между границей обедненного слоя и границей р-п-перехо-да ха,

где я^Д — площадь поперечного сечения слоя загрязнения; рэ — его удельное объемное сопротивление; рп = рэ/А — удельное поверхностное сопротивление; gu = 1/рп — удельная поверхностная проводимость; В — ширина пути тока утечки.

электриков, определяющая собой поверхностный ток утечки, на практике часто зависит не столько от свойств самого диэлектрика, сколько от состояния его поверхности: степени увлажнения и загрязнения. У материалов, смачивающихся водой, к каковым относится большинство твердых диэлектриков, поверхностная проводимость сильно увеличивается с ростом относительной влажности окружающего воздуха за счет образования пленки воды, адсорбированной поверхностью. Чем больше относительная влажность, тем толще пленка воды. Наличие на поверхности диэлектрика загрязнений под действием воды приводит к образованию пленки с большой электрической проводимостью. Если твердый диэлектрик способен растворяться или набухать в воде, то увеличение относительной влажности окружающего воздуха вызывает особенно резкое увеличение поверхностной проводимости. Наличие поверхностных пор и трещин способствует образованию проводящих участков на поверхности диэлектрика и поэтому влияет на поверхностную проводимость. У гидрофобных диэлектриков, поверхность которых не смачивается

Электрические свойства стекла. Они в сильной степени зависят от состава стекла. Большинство стекол характеризуется ионной проводимостью. Некоторые специальные виды стекол — халькогенид-ные, ванадиевые (полупроводниковые) — имеют электронную или смешанную проводимость. Наиболее сильно понижают электропроводность стекол SiO2 и В2О3. Наименьшую электропроводность имеет кварцевое стекло, а наибольшую — высокощелочные. Обычно более химически устойчивые стекла имеют меньшую электропроводность. Электропроводность стекол очень быстро возрастает при увеличении температуры из-за увеличения подвижности ионов. Удельное объемное сопротивление промышленных стекол при невысоких температурах колеблется в пределах 108 — 1015 Ом-м. Заметный вклад в электропроводность стекол вносит поверхностная проводимость, сильно зависящая от адсорбированной водяной пленки.

Электропроводность стекол носит в основном ионный характер, однако имеются стекла с преимущественно электронной проводимостью (содержащие окислы ванадия, молибдена и др.). Поверхностная проводимость стекол резко возрастает во влажной атмосфере из-за адсорбции влаги. Поверхностная проводимость повышается, если в стекло вводятся щелочные окислы, и снижается в присутствии таких окислов, как А1аО3 и ZrO2. Значительный интерес для радиотехники представляют слабощелочные, бесщелочные, кварцевые и электровакуумные стекла.

а — температурные зависимости р; б — температурные зависимости tg б; в — удельная поверхностная проводимость у в функции относительной влажности <р