Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 43
Текст из файла (страница 43)
дним из крупнейших научных достижений физики полупроводников стало создание ~о~етским академиком Николаем Геннадиевичем Басовым с сотрудниками полупроводник "новых лазеров оптического и ближнего инфракрасного диапазонов, Они нашли широкое е~зрименение в оптических системах записи, хранения и обработки информации. в систем ь'ах связи. Весьма перспективным явилось применение полупроводниковых лазеров в во волоконно-оптических линиях связи.
В 19 э65 году американский физик Джон Ганн обнаружил в кристалле арсенила галлия и фосф банисфнда индия с электронной проводимостью эффект генерации высокочастотных коле"ий тока в сильных электрических полях. Образец полупроводника обладал 14-образной воль, зьтамперной характеристикой, имевшей участок с отрицательным дифференциальным соп "Ротивлением. Этот эффект вызван периодическим появлением и перемещением в обРазг г!е области сильного электрического ноля — - так называемого домела рйлта. На основе это.
го эффекта СВЧ-генераторы функционировали в диапазоне частот О,З вЂ” 2,0 !Тц. для 204 Часть О.Микроэлектроника этой цели использовались полупроводники электронного типа ОаАз, БпР, СдТе, ЕпЯ ~пБЬ,[пАз, а также германий с дырочной проводимостью. Эффект Ганна используется в оиооох Гиина для созлания генераторов СВЧ-диапазона. Проолему преобразования световой энергии в электрическую с помощью полупроводни ков одним из первых поставил советский академик Абрам Федорович Иоффе. Основополагающими в области фотоэлектрических свойств полупроводников были работы совет ских ученых Давыдова Б.
И., Курчатова И. В.. Лошкарева В. Е., Кушнира Ю. М., Тучке- вича В М, Алферова ЭК. И. и др. В 50-е годы был создан германиевый фотоэлемент, работавший в диодном режиме и управлявшийся светом. Разработанные в США и СССР фотодиоды с р — и-переходом позволили сущее~асино повысить КПД фотопреобразователей, Благодаря освоению технологии выращивания монокристаллов кремния были созда. ны хречниеэые ееллниьлые фотоэлгнелты большой плошади со сравнительно больши. ми КПД.
Эти приборы нашли широкое применение в наземных и бортовых устройствах непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую. КПД преобразования кремниевых элементов достиг 1О- — ! 85ь Дорогие арсенио-газлиевые приборы вы~одно использовать при высокой концентрации света. В таком случае в процессе фотоэлектрического и фототермического преооразований КПД достиг значения 255ж Современной наукой посгавлепа задача создания установок, способных сдела~ь фотоэлектрические источники конкурентоспособными по отношению к другим видам генераторов С 50-х годов стала разрабатываться идея использования р — и-переходов для преобразования ядерной энергии в электрическую.
При прохождении через кристалл проводника иоиизирующие частицы вдоль своей траектории генерировали электронно-дырочные пары, Эти пары создавали напряжение на р — п-переходе, Созданная на основе этого явления экспериментальная атомная батарея позволяла непосредственно осуществлять преобразование энергии радиоактивного излучения в электрическую энергию. Одновременно были созданы фотопреобразователи на основе сернистого кадмия Сбб, чувствительные к рентгеновским лучам и корпускулярному излучению. Они широко использовались в качестве дозиметров рентгеновского излучения и счетчиков и- и б-частиц. Одним из применений полупроводников явилось детектирование инфракрасного излуче. ния. По своим технико-экономическим характеристикам полупроводниковые детекторы инфракрасного излучения на основс РЬБ, РЬБе, РЬТе, !пБЬ сущее~асино превосходили ранее использовавшиеся детекторы тегшового излучения. Термовпзойм на базе полупро водниковых детекторов инфракрасного излучения, которые начали разраба~ываться в 60-х годах, нашли применение в различных областях науки и техники.
По мере обра ботки отдельных узлов улучшились технические характеристики устройств. Применение системы на базе прецизионной оптики и полупроводниковых детекторов излучения со встроенным микропроцессором позволило измерять температуру в диапазоне от 30 д о 2000 'С с разрешающей способностью О,! 'С. Можно получить термальное изображение обьекта на экране тепловизора, используя естес~венное инфракрасное излучение этот . ого объекта.
Высокоскоростная цифровая память позволила хранить и обрабатывать инфор мацию об измеренных значениях температур, выполнить сканирование термически неод породных поверхностей. В последние годы основными приемниками инфракрасного он суомиллиметрового излучении в диапазоне длин волн от б до 500 мкм стали примеснь ~ые фотоэлектрические приемники на основе кремния, германия, эпитаксиальных пленок ар сенида галлия, антимонида индия.
Созданы приемники излучения с разогревом носител~ ей тока в полупроводниках. Все они нашли применение для наблюдения источников косм" 1 Микроэлектроника вчера н сегодня 205 ческого излучения. излучения Зелши, для изучения распределения яркости Солнца по диску и т, д, Полупроводники обладают повышенной чувствительностью к воздействию внешних факторов, Температурные, электрические, магнитные, электромагнитные паля, механические деформации зачастую приводят к изменению свойств полупроводниковых приборов за счет изменения их электрических параметров. Эти свойства полупроводников были использованы для создания различных датчиков и приборов на их основе.
Разработаны и производятся полупроводниковые резисторы, использующие зависимость электрического сопротивления от внешних факторов: ямрвисяюрьц фоторезлсторы, еарнсторы, теязорезисщоры. Промышленные ооразцы гермисторов, меняющих электросопротивлецие под действием тепловых полей, изготовлены из композиции полупроводников, которые подобраны так, чтобы коэффициент темпера~урной зависимости сопротивления был максимально большим.
Терл1исторы с положительным значением температурного коэффициента получизи название иознсщоры, их разрабо~ка велась в начале 60-х годов. Термисторы, предназначенные для измерения мощности электромагнитного излучения в видимой, инфракрасной областях спектра, а также в СВЧ-диапазоне, названы бояомея~ролпь В ЛФТИ под руководством академика Жореса Ивановича Алферова в семидесятых годах были ши~зоко развернуты работы по созданию повьщ полупроводниковых материалов типа АзВ . Именно эти материалы позволили создать так называемые еетеролеретоды— полупроводниковый переход между двумя разнородными по химическому составу полупроводниками.
В гетеропсреходах происходит скачкообразное изменение ширины запрещенной зоны, подвижности носителей, их эффективной массы, энергии электронного сродства. Нынешние высокие информационные технологии базируются на трех китах; гЗ на классической кремниевой технологии; Ы на технологии полупроводниковых гетероструктур; О на квантовых полупроводниковых приборах. Советский физик Жорес Иванович Алферов с сотрудниками Ленинградского физико- технического института и американский физик Герберт Кремер в начале 1963 гола начали наУчное соревнование, целью которого было создание идеальных гетеросзруктур. На основе этих гетероструктур были созданы лазеры, которые могли работать в непрерывном Режиме при комнатной температуре.
На пх основе были созданы волоконно-оптические системы связи. Эти гетероструктуры легли а основу борговых и не только солнечных батарей с высоким КПД. Гетеробкколярные изранзисторы на основе гетеропереходов вошли в состав связной портативной аппаратуры. Успехи ЛФТИ были тесно связаны с предприятиями электронной промышленности. Это , и предопределило успех в ~аком соревновании За фундаментальные работы по созданию гетероструктурной электроники академик Алферов Ж. И. получил Нобелевскую премию за ЗООО год На стыке научных направлений физики полупроводников появились интересные работы. Особенно интересны работы по акустоэлектронике Здесь был предсказан и эксперимент" зьно обнаружен новый тип поверхностных акустических волн — гоаяы Гуляева — Бяюс"'енко.
Пионером этого направления стал академик Юрий Васильевич Гуляев и его сотрудники. Он провел фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования явлений увлечения электронов акустическими волнами, открыл акустоэлектрический " акустомагнетоэлектрический эффекты, поперечный акустоэлектрический эффект. Эти Разработки на стыке полупроводниковой электроники и акустоэлектроникн были широко Часть //, /Ыикроэлектроника использованы при создании акустоэлектранных устройств для систем связи и обработки информации Реальные пути стыковки дискретных полупроводниковых приборов с традиционными элементалзи связи открыла егятоэлектротшгй представляющая особый разлел науки и техники, посвященный вопросам генерации и приема, а также преобразования и хранения информации на основе сочетания электрических и оптических метолов и средств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
