Собственной проводимости

называемая собственной проводимостью k-ro узла, представляет собой сумму проводимостей всех ветвей, подходящих к данному

Коэффициент САЙ называется собственной проводимостью узла, которая равна сумме проводимостей всех резистивных ветвей, присоединенных к узлу k, а коэффициент GO, = Gft,- (i Ф k) — вза-

Электрорадиоэлементы и механические части РЭС характеризуются термостойкостью, под которой понимается способность материалов и компонентов кратковременно выдерживать воздействие высоких и низких температур, а также резких изменений температуры (термоударов). Термостойкость определяют по температуре, соответствующей началу существенных изменений свойств или параметров компонентов, обусловленных различными физико-химическими процессами. Например, термостойкость р-и-переходов транзистора ограничена при высоких температурах собственной проводимостью кристалла полупроводника, а также явлением кумулятивного разогрева, приводящего к недопустимому возрастанию нулевого тока коллектора и пробою /ья-перехода. Считается, что допустимая температура для германиевого перехода составляет 85... 110°С, для кремниевого 125...150°С, для непропитанных волокнистых материалов (бумага, картон, натуральный шелк) +90 °С; для материалов из стекловолокна, пропитанного эпоксидными лаками, +133°С. В тех случаях, когда конструкция не обеспечивает нормального теплового режима обычных элементов, могут быть использованы элементы, работающие в широком температурном диапазоне благодаря введению устройств термокомпенсации. Это усложняет электрическую схему и конструкцию, ухудшает энергетические и массогабаритные параметры, стоимость РЭС и не всегда обеспечивает требуемую надежность.

?. = С/. при С/с = const: /.= С/./Л, + 6'ДС/С. Динамическую анодную характеристику триода /а([/а) при ^а > 0 можно получить из уравнения Ua=Ea — RJa, записанного для цепи анодного тока: /а= ?а//?а— ?/а//? а, откуда видно, что она не зависит от параметров /?,, S и ц триода. Электронные полупроводниковые приборы основаны на явлениях электропроводности, свойственных полупроводниковым материалам, которые определяются валентными электронами, не прочно связанными с ядрами и не участвующими в создании электропроводности электронами. Электронно-дырочная проводимость возникает в результате разрыва валентных связей, являясь собственной проводимостью, которая обычно невелика. Воздействие на полупроводники электрического поля, температуры и других внешних факторов оказывает большее влияние на их свойства, чем на проводники и изоляторы. Введение незначительного количества инородных примесей значительно увеличивает электрическую проводимость полупроводника, при этом оказывается, что в зависимости от рода примеси можно получить как полупроводник п-типа, так и полупроводник р-типа. При сплавлении полупроводников различных типов создается область по обе стороны от границы раздела, называемая электронно-дырочным или р-п -переходом. При включении p-n-перехода под прямое напряжение полярность приложенного напряжения Um будет обратна полярности напряжения изап запирающего слоя. С возрастанием внешнего напряжения сопротивление p-n-перехода снижается, а ток возрастает. При обратном включении р-л-перехода полярность внешнего напряжения Um соответствует полярности напряжения t/эап запирающего слоя. Обратный ток, обусловленный неосновными носителями заряда, оказывается во много сотен или тысяч раз меньше прямого тока. В полупроводниковых диодах

где V=[UlU2....Un]t — матрица-столбец (вектор) узловых напряжений; J= [/1/2 .../njf— матрица-столбец (вектор) известных задающих токов; Y={Kij}nn—пХя-матрица известных узловых проводимостей. При этом элемент Д, k— 1, 2, ..., «, вектора J представляет собой алгебраическую сумму токов источников тока ветвей, присоединенных к узлу k. Эти значения берут с положительным знаком, если ток источника направлен к узлу k, и с отрицательным, если ток источника направлен от узла k. Диагональный элемент Yhk=gkh, k = l, 2, ..., п, матрицы Y, называемый собственной проводимостью k-го узла, представляет собой сумму проводимостей всех ветвей, присоединенных к узлу k. Недиагональный элемент Yij=gij, t, j=\, 2, ..., n(i=^=j), матрицы Y, называемый общей проводимо-

В схеме ( 17.6, б) при отсутствии светового потока по цепи проходит так называемый темновой ток, обусловленный собственной проводимостью полупроводника. Этот ток весьма мал, и его значение определяется темновым сопротивлением R^ имеющим широкий диапазон значений: 102 —10'° Ом. Наибольшее значение /?т имеют фоторезисторы, выполненные из сернистого кадмия.

• Величина Fi + F3, представляющая сумму комплексных проводимо-стей ветвей, сходящихся в узле 1, называется собственной проводимостью узла /; величина F3, равная комплексной проводимости ветви между узлами / и 2, входящая в уравнения со знаком минус, называется общей проводимостью между узлами 1 и 2.

Величина У\ + У3, представляющая собой сумму комплексных проводимостей ветвей, сходящихся в узле /, называется собственной проводимостью узла /; величина У3, равная комплексной проводимости

2. Определение собственных и общих проводимостей узлов. Сумма всех проводимостей ветвей, примыкающих к узлу цепи, называется его собственной проводимостью. Для узла А ( 4.1) собственная проводимость

Известен процесс изготовления комплементарных МДП ИМС на высокоомных подложках с почти собственной проводимостью. Однако при этом необходимо подгонять пороговое напряжение-«-канальных приборов для обеспечения их работы в режиме обогащения, используя, например, AljOa, что также усложняет процесс. С целью упрощения технологии комплементарных МДП ИМС успешно применяют изолирующие подложки из сапфира или шпинели.

освобожденные возбужденными электронами (дырки), за счет которых может происходить изменение энергии электронов валентной зоны. Исследования показали, что при наличии в валентной зоне дырок возникает электропроводность, имеющая характер движения положительных частиц с зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона. Такая электропроводность называется дырочной. Следовательно, при возбуждении электронов и переходе их из валентной зоны в зону проводимости тело обладает как электронной проводимостью за счет электронов, попавших в зону проводимости, так-и дырочной за счет освободившихся в валентной зоне уровней. Такие твердые тела называются полупроводниками с собственной проводимостью ( 1.5,6). В отличие от металлов собственная проводимость полупроводников должна возрастать с повышением температуры, так как при этом увеличивается число возбужденных электронов и равное ему число дырок.

Зависимость С03(ып) можно получить в аналитическом виде для ряда ранее рассмотренных частных случаев. На 5.2 представлены зависимости дифферециальной емкости слоя объемного заряда от электростатического поверхностного потенциала для примесного кремния п- и р-типа. Как следует из 5.2, дифференциальная поверхностная емкость растет при увеличении как положительных, так и отрицательных значений поверхностного потенциала. Минимум дифференциальной емкости достигается при условии, близком к условию собственной проводимости на поверхности. Поэтому положение минимума сдвинуто дл5! образцов п-ти-па в сторону отрицательных, а для образцов р-тнпа — в сторону положительных значений поверхностного потенциала.

В чистом полупроводнике, где примеси не оказывают существенного влияния на электрическую проводимость, говорят о собственной проводимости, обусловленной генерацией пар электрон —'• дырка при любом способе их образования.

При собственной проводимости концентрация электронов и' дырок в полупроводнике одинакова. На практике обычно приходится сталкиваться с полупроводниками, обладающими так называемой примесной проводимостью. В таких полупроводниках электрическая проводимость осуществляется в основном за счет движения зарядов одного знака — электронов или дырок. Чтобы получить электронную или дырочную проводимость, достаточно ввести один атом примеси на 108 атомов полупроводника. Атомы примеси в кристаллической решетке германия и кремния обычно замещают часть основных атомов в узлах решетки. Результаты такого замещения зависят от материала примеси.

зону, что приведет к росту собственной проводимости, которая может расти непрерывно. В то же время примесная проводимость имеет предел (один атом примеси приходится на 107—108 атомов полупроводника), соответствующий ионизации всех наличных примесных атомов. Следовательно, при достаточно высокой температуре проводимость полупроводников всегда бывает почти собственной.

Основные дестабилизирующие факторы: 1) изменение контактной разности потенциалов р — n-перехода затвор — канал (для полевых транзисторов с р — «-переходом), это напряжение уменьшается приблизительно на 2 мВ/1°С с ростом температуры и, таким образом, способствует увеличению тока стока; 2) изменение собственной проводимости материала канала, определяемой различной подвижностью носителей; подвижность с ростом температуры падает, что вызывает уменьшение тока стока. Действия этих двух основных факторов, таким образом, противоположны и частично компенсируют друг друга, стабилизируя в конечном счете режим усилительного каскада на полевом транзисторе. Следует отметить, что температурные изме-

При применении способа единичных токов для определения Ykk, т. е. собственной проводимости какой-либо ветви k, и взаимной ее проводимости с ветвью п(п = = 1,2,...) Ykn поступают следующим образом. Предполагают, что к ветви k приложена некая расчетная э.д.с. A?ft, величина и фаза которой приняты такими, что в ветви п от действия только этой э.д.с. (при равных нулю э.д.с. во всех остальных ветвях)

Кроме собственной проводимости узла выделяют в цепи и другой вид проводимости — между двумя узлами, ко-торую называют их общей проводимостью. Так, по 4.1 узел А связан с узлом Б общей проводимостью

Удельная объемная проводимость диэлектрика складывается из собственной проводимости ас (См/м), которая характерна для диэлектрика без облучения (ее называют темновой), и радиационной удельной объемной проводимости ор (См/м): о . == ас + ар.

Рассмотрим кривую для концентрации N"n. Для низких температур на кривой ./Уд хорошо выделяется участок 7 примесной проводимости. После того как примеси исчерпаны (участок II), проводимость может несколько уменьшаться за счёт падения ц.. Участок 77/ соответствует собственной проводимости. В том случае, когда концентрация примесей достаточно высока (./V = N'%'), участок 77 отсутствует. Такой вид зависимости In о = (ЦТ) характерен для высоколегированных полупроводников — полуметад-

3. В запрещенной зоне появляются разрешенные уровни за счет примесей других атомов или каких-либо нарушений однородности кристаллов тела (дефектов). Эти примесные уровни могут располагаться как вблизи зоны проводимости ( 1.5,в), так, и у верхнего края валентной зоны ( 1.5, г). В первом случае вероятность перехода электронов с примесных'уровней в зону проводимости значительно больше вероятности перехода электронов из валентной зоны. Поэтому в таком примесном полупроводнике кроме собственной проводимости может существовать значительная примесная проводимость электронного типа.

Мы рассматривали У-граф как результат наложения подграфов (таких, например, как на 3-1, а), каждый из которых соответствовал уравнению некоторого узла. Вместо этого представим теперь граф как комплекс элементарных структур — контуров, составленных двумя ветвями. Тогда граф может быть получен путем замены каждой проводимости исходной цепи контуром из двух ветвей, как показано на 3-3,а. Коэффициенты передачи этих двух ветвей графа равны проводимости рассматриваемой ветви схемы, деленной на нормализующий множитель, равный собственной проводимости того узла, к которому направлена ветвь графа. Бели одна из вершин графа является источником напряжения •(с бесконечной внутренней проводимостью), то ветви, заходящие в эту вершину, выпадают из графа, поскольку собственная проводимость соответствующего узла схемы, входящая сомножителем в знаменатель коэффициентов передачи ветвей, становится равной бесконечности. Руководствуясь этим, мы можем получить сразу граф для схемы, изображенной на 3-3,0. Ветви этого графа, нанесенные пунктиром, бесполезны, так как их