дает. Следовательно, на этом участке р -л-переход оказывает переменному току некоторое отрицательное сопротивление R = zj-Уменьшение тока с ростом напряжения эквивалентно сдвигу фазы между yкaзaнныш величинами на 180°. Поэтому мош,ность переменного сигнала, равная произведению тока на напряжение, будет иметь отрицательный знак. Это показывает, что отрицательное сопротивление не потребляет мощности переменного сигнала, а отдает его во внешнюю цепь.

В электронике понятие «отрицательное сопротивление» известно давно. Так, вольт-амперные характеристики с падающим участком наблюдаются при динатрониом эффекте в многоэлектродных лампах. С помощью отрицательного сонротивления можно скомпенсировать потери, вносимые в схему положительным сопротивлением, и, таким образом, в зависимости от поставленной задачи осуществить усиление, генерирование или преобразование электрических сигналов.

На этом явлении основано де11ствие туннельных диодов, пригодных для усиления и генерирования СВЧ колебаний и для построения сверхбыстродействующих импульсных устройств. V

Сбет

7.7. ФОТОГАЛЬВАНПЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

При освещетнш электронно-дырочного перехода и примыкающих к нему участков полупроводников между ними возникает электродвижущая сила. Этот эффект называют фотогальваническим. [; Рассмотрим р - п-структуру, у которой р •- «-переход и непосредственно прилегающая к нему часть р- и «-областей подвергаются действию света (рис. 7.13). Поток падающих на полупроводник фотонов создает в нем некоторое количество подвижных носителей зарядов -электронов и дырок. Часть из них, диффундируя к переходу, достигает его границы, ие успев рекомбинировать. На границе перехода электронно-дырочные пары разделяются электрическим полем перехода. Неосновные носители, для которых поле р - «-перехода является ускоряющим, выбрасываются этим полем за переход: дырки в р-, а электроны в «-области. Основные носители зарядов задерживаются полем перехода в своей области. В результате происходит накопление иескомпенсироваиных зарядов н нар - «-переходе создается добавочная разность потенциалов, называемая фотоэлектродвижущей силой (фото-э. д. с).

Величина фото-э. д. с. зависит от интенсивности светового потока и обыч1!о составляет десятые доли вольта. Если цепь р - «-структуры при этом замкп\та, то в ней под действием фото-э. д. с. создается электрический ток, сила которого зависит от величины светового потока и сопротивления нагрузки.

+ -

(Рото-э.д.с.

Рис. 7.13. Электронно-дырочный переход под воздействием света;

Фотогальванический эффект используется в вентильных фотоэлементах, фотодиодах н фототранзисторах, изготовленных иа основе селена, германия, кремния, сернистого таллия, сернистого серебра.

Контрольные вопросы и упражнения

1. ДаСие определение р - л-перехода.

2. Почему р ~ я-переход часто называют запирающим слоем?

3. Какое из приведенных утверждений правильное?

1. Электронно-дырочный переход - ъто слой, обедненный носителями заряда.

2. Электронно-дырочный переход - это слой, обогащенный носителями заряда.

4. Чем oбycлoвлeii диффузионный ток через р - п-переход?

Б. Чем объясняется скачок потенциала на участке р - п-перехода? Найдите правильный вариант ответа:

1. Разной концентрацией подвижных носите.чей.

2. Наличием внешнего источника тока.

3. Изменением структуры кристаллической рещетки.

4. Наличием двойного электрического слоя, образующегося за счет нескомпен-сированного объемного заряда по обе стороны р - п-перехода.

5. Инжекцией подвижных носителей заряда через р - п-переход.

6. Нарисуйте и обьясните энергетическую диаграмму р - п-перехода.

7. Как образуется контактная разность потенциалов?

8. Как располагается уровень Ферми а изолированном р - п-переходс?

9. Укажите кривую распределения потенциала в изолированном р - п-переходе (см. рнс. 7. [4).

Рис. 7.14. Распределение потенциала в изолированном р - п-переходе.

10. Какое из приведенных ниже выражений относится к вольт-амперной характеристике р - п-перехода;

1) о{1-е); 2) 11,

3) /о-/(е ly. 4) /-/о(е

ей КТ

11. Дайте характеристику обратимому и необратимому пробою р-п-перехода.

12. Как объяснить влияние температуры на форму в:1льт-амперной характеристики р-п-перехода?

13. Как изменяется ширина р - п-переходй при обратном включении внешнего источника? -;

14. Кйкая емкость больше - барьерная или диффузионная, если р - п-переход находится под обратным напряжением?

15. Как изменяется диффузионная емкость р - п-перехода с ростом прямого тока через р - п-переход?

16. Обьясните влияние емкости р - п-перехода на его частотные свойства.

17. Укажите основную особенность вольт-амперной характеристики р - п-перехода при туннелыюм эффекте:

1. Односторонняя проводимость. 2 Отсутствие односторонней проводимости.

3. Наличие падающего участка на прямой ветви.

4. Большая крутизна.

5. Наличие участка насыщения.

18. Как распределяются уровни Ферми в полупроводниках п- и р-типа при появлении туннельного тока через р - л-переход?

19. Почему диффузионный ток, проходящий через р - «-переход при туннельном эффекте, незначителен?

, 20. Объясните термин «отрицательное сопротивление». 21. В чем состоит сущность фотогальванического эффекта?

Глава 8. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ РЕЗИСТОРЫ

Полупроводниковые резисторы представляют обширный класс по-Лупроводниковых приборов, принцип действия которых основан на свойствах полупроводников изменять свое сопротивление под действием температуры, электромагнитного излучения, приложенного напряжения и других факторов.

~~ К наиболее распространенным полупроводниковым резисторам относятся:

1) терморезисторы - приборы, сопротивление которых значительно изменяется при изменении температуры;

2) фоторезисторы- приборы, принцип действия которых осиован на фоторезистивном эффекте-изменении сопротивления полупроводникового материала под действием электромагнитного излучения;

3) варисторы-приборы, работа которых основана на эффекте уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения.

При изучении этих приборов необходимо обратить внимание на две наиболее существенные особенности их работы: 1) зависимость электрических характеристик и параметров от воздействия неэлектрических внешних факторов (в терморезисторах и фоторезисторах); 2) явную нелинейность вольт-амперных характеристик (особенно у терморезисторов н варисторов), которая позволяет реализовать с помощью этих приборов весьма своеобразные технические задачи.

Кроме того, рассмотрим следующие вопросы:

Как конструктивно оформлены рассматриваемые типы полупроводниковых приборов?

2. Каким образом они включаются в схему?

3. В чем состоит физический смысл их характеристик и параметров?

4. Как практически используются свойства рассматриваемых приборов?

. 5. Как маркируются полупроводниковые резисторы? Как они изображаются на принципиальных электрических схемах?