Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [ 31 ] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

3. На каком участке вольт-амперной характеристики чувствительность вакуумного фотоэлемента выше? Найдите правильный вариант ответа;

1. На начальном участке, т. е. при малых аиодиых напряжениях;

2. На участке насыш,ения.

3. Чувствительность фотоэлемента не зависит от анодного напряжения.

4. Что произойдет в газонаполненном фотоэлементе при возникновении тлеющего разряда внутри баллона? Найдите правильный ответ:

1. Фотоэлемент выйдет из строя.

2. Чувствительность фотоэлемента возрастет.

3. Долговечность прибора понизится.

4. Потребуется более высокое напряжение на аноде.

5. Чем ограничивается число каскадов фотоэлектронного умножителя? Найдите правильный ответ;

L Увеличением разности потенциалов между анодом н катодом.

2. Собственными шумами прибора, обусловленными флуктуациями электронного потока.

3. Чрезмерным увеличением выходного тока.

6. Что такое инерционность фотоэлектронного прибора?

7. Определите коэффициент усиления фототока в шестикаскадном ФЭУ, если известно, что коэффициент вторичной эмиссии а = А.

8. Какого порядка интегральная анодная чувствительность многокаскадных ФЭУ? Найдите правильный ответ;

1. До 100 мкА/лм.

2. До 10 мкА/лм.

3. В пределах 10-1000 А/лм.

4. До 10в А/лм.

9. Приведите примеры практического применения фотоэлементов и ФЭУ»

10. Укажите основные недостатки вакуумных фотоэлектронных приборов.

11. Составьте ключевые слова к параграфам 5.1 и 5.2.

Глава 6. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Количество существенно различных типов полупроводниковых приборов в настоящее время исчисляется десятками и непрерывно возрастает. Однако независимо от их функционального назначения, конструктивного оформления и специфических особенностей работы все полупроводниковые приборы имеют нечто общее, связанное с электрофизическими свойствами тех материалов, на которых они сформированы,- полупроводников. Как и в расслютренных выше электровакуумных и ионных приборах, основными процессами в полупроводниковых приборах являются получение носителей зарядов и управление их концентрацией и движением. Однако эти процессы в твердых полупроводниках во многом отличаются от аналогичных процессов в вакууме или газе. Понять механизм управления электрическими зарядами в полупроводниках - это значит получить ключ к решению сугубо практических вопросов, связанных с оптимальным использованием многочисленных и разнообразных полупроводниковых приборов, составляющих элементную базу современной полупроводниковой техники. Задача эта отнюдь не простая. Дело в том, что теория физических явлений в полупроводниках отличается большой сложностью и может быть во всех подробностях усвоена лишь на основе глубокого изучения фундаментальных разделов физики твердого тела с привлечением



соответствующего математического аппарата. Поэтому придется ограничиться упрощенным, тюгда аксиоматическим, изложением основных теоретических положений физики полупроводников, отбирая лишь те из них, которые крайне необходимы для последующего изучения и по-иимания работы полупроводниковых приборов.

Можно выделить следующие основные вопросы дайной главы: /, Что собой представляет твердый полупроводник какова его внутренняя структура?

2. Как возникают свободные носители зарядов в полупроводнике?

3. Какие факторы влияют на проводимость полупроводников? В чел1 проявляется это влияние?

6.1. ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ПОЛ ТТР ОВОД ПИКОВ

к полупроводникам относится болыиое количество вешаете и элементов, которые по своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Формальным признаком принадлежности вещества к классу полупроводников является величина удельной электропроводности, которая для них может принимать значение в пределах а = 10" См/м (к проводникам относятся вещества с удельной электропроводностью а = 10* ~ Ш См/м, к диэлектрикам - вещества, имеющие а < ]0-2 См/м).

С точки зрения зонной теории, к полупроводникам относятся вещества, ширина запрещенной зоны которых ие превосходит 3 эВ. Важнейшим свойством и признаком полупроводников является зависимость их электрических свойств от внешних условий: температуры, освещенности, давления, внешних полей н т. п. Характерная особенность полупроводников заключается в уменыпении их удельного сопротивления с увеличением температуры.

Наиболее широкое применение в полупроводниковой технике получили германий, кремнии, селен, а также полупроводниковые соединения тнна арсеннд галлия, карбид кремния, сульфид кадмия н др.

Для полупроводников характерно кристаллическое строение, т.е. закономерное н упорядоченное расноложенне нх атомов в пространстве. В кристаллах связанные между собой атомы располагаются строго определенным образом и на одинаковых расстояниях друг от друга, в результате чего образуется своеобразная решетка нз атомов, кс-торую принято называть кристаллической решеткой твердого тела. Для примера на рис. 6.1 показана структура кристаллической решетки германия.

Между атомами кристаллической решетки существуют связи. Онн образуются валентными электронами, которые взаимодействуют не только с ядром своего атома, но и с соседними. В кристаллах германия связь между двумя соседними атомами осуществляется двумя валентными электронами - по одному от каждого атрма. Схематически это показано на рис. 6.2. Такая связь между атомами называется двухэлектронной, или ковалентной.

4* 99



Характерная особенность двухэлектронных связей заключается в том, что при их образовании электроны связи принадлежат уже не одному, а сразу обоим, связанным между собой атомам, т. е. являются для них общими. В результате внешняя орбита каждого из атомов имеет как бы по восемь электронов и становится полностью заполненной. Кристаллическая решетка, в которой каждый электрон внешней орбиты связан ковалентными связями с остальными атомами веидества.



Рис. 6.1. Структура кристаллической решетки германия.

Рис. 6.2. Ковалеитная связь атомов.

является идеальной. В таком кристалле все валентные электроны прочно связаны между собой и свободных электронов, которые могли бы участвовать в переносе зарядов, нет. Такую кристаллическую решетку имеют все химически чистые беспримесные полупроводники при температуре абсолютного нуля (- 273° С). В этих условиях полупроводники обладают свойствами идеальных изоляторов.

6.2. СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Под действием внешних факторов некоторые валентные электроны атомов кристаллической решетки приобретают энергию, достаточную для освобождения от ковалентных связей. Так, при любых температурах выше абсолютного нуля атомы твердого тела колеблются около узлов кристаллической решетки. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний. Время от времени энергия этих колебаний, отдельные флуктуации которой могут превышать ее среднее значение, сообщается какому-либо электрону, в результате чего его полная энергия оказывается достаточной для перехода из валентной зоны в зону проводимости. Этот процесс носит вероятностный характер.

В соответствии со статистикой Ферми - Дирака вероятность того, что состояние с энергией W при данной температуре Т будет занято электроном, выражается функцией

(6,1)

кТ J

где k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; Очевидно, имеется только две возможности; 1) уровень с энергией W будет занят электроном и 2) уровень не занят электроном. Величина Wp называется энергией,



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [ 31 ] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0012