Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Контактные явления в рвдиомвтвриаяэх на рис. 1.68. В этом случае снижается барьер оФО и возрастают потоки 1 и 2. При подаче прямого напряжения уменьшается барьер оФ, и возрастает поток 1, следовательно, увеличивается прямой ток. При подаче обратного напряжения барьер дФО увеличивается, поток 1 уменьшается и возрастает обратный ток, создаваемый разностью потоков 1 и 2. Следовательно, такой контакт одинаково хорошо пропускает ток в прямом и обратном направлениях, то есть является невыпрямляюшим. Чем больше концентрация примеси в и'-области, тем меньше сопротивление контакта.
Подобного рода контакты используют во всех полупроводниковых приборах для создания внешних выводов от и-областей приборов. Гетеропереходы Гетеропереходом называют переход, образованный между двумя полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны. Типичными примерами являются переходы германий — кремний, германий — арсенид галлия, арсеннд галлия— фосфид галлия и др. Используемые для создания гетеропереходов полупроводники имеют идентичные кристаллические структуры и близкие значения постоянной кристаллической решетки. Етт б Рис. 1.69 Рассмотрим в качестве примера энергетическую диаграмму гетероперехода, образованного полупроводником н-типа с широкой запрещенной зоной и полупроводником р-типа с узкой зал решенной зоной.
На рис. 1.69, а показаны энергетические диаграммы разделенных полупроводников, а на рис. 1.69, б — энергетическая диаграмма контакта. При создании контакта полупроводников происходит совмешение уровней Ферми, но в отличие от обычного р-и-перехода на металлургической границе х, образуются разрывы ЛЕ, и АЕ„„равные разности границ зон проводимости и границ валентных зон соответственно. Возникающие вблизи х, изгибы границ зон обусловлены образованием обедненных слоев (х,— х„) н (х,— х,), содержашнх заряды доноров и акцепторов. Величина изгибов дуи н оум равиа внутренней разности потенциалов, образуюшейся в обедненных слоях. Сумма е, = уо1 + ум представляет собой контактную разность потенциалов, определяемук) разностью уровней Ферми: у, = (Е„, — Е,,)/6. Для гетероперехода величина щ, не совпадает 1ОВ Глава 1.
Элекгрофизические свойства радиоматериалов с высотой потенциальных барьеров для электронов и дырок. Высота потенциального барьера для электронов, движушихся из л- в р-область, равна д,„= <р,-ЬЕ ~~у, а для дырок, движущихся из р- в л-область, она равна е,, = гро ч- ЬЕ„/д. В результате для электронов барьер оказывается ниже, чем для дырок, на величину гр.,-<р,„= = (ЬЕм — ЛЕ„)/д. Поэтому при подаче прямого напряжения будет преобладать инжекция электронов в дырочный полупроводник. Аналогичным образом можно осушествить инжекцию дырок в электронный полупроводник. В этом состоит принципиальное отличие гетероперехода от обычного р-л-перехода.
В обычных р-л-переходах, как правило, всегда имеет место двусторонняя иижекция неосновных носителей заряда: электроны при подаче на переход прямого напряжения инжектируются в дырочную область полупроводникового кристалла, а дырки — в электронную. Изменяя концентрацию примеси в дырочной' и электронной областях полупроводникового кристалла, можно получить разный уровень инжекции. Однако полностью исключить инжекцию неосновных носителей заряда в какую-либо область кристалла невозможно. Применение гетеропереходов позволяет получить одностороннюю инжекцию и тем самым существенно улучшить параметры полупроводниковых приборов.
Контрольные вопросы 1. В чем состоит различие между поликристаллами, монокристаллами и аморфными веществами? 2. Как застраиваются электронные оболочки атомов по мере роста порядкового номера химического элемента в периодической таблице Д. И. Менделеева? 3. Поясните основные виды химических связей в материалах. 4. Поясните структуру кристалла алмаза. 5. Что такое кристаллографические плоскости и направления? 6. Как происходит образование энергетических зон? 7. В чем состоит различие зонных структур проводников, полупроводников и диэлектриков? 8. Поясните смысл уровня Ферми. 9. Как изменяется удельная электрическая проводимость проводников с ростом температуры и частоты? 10. Поясните зависимость удельного электрического сопротивления тонких пленок от их толщины. 11. Что такое удельное поверхностное сопротивление? 12. Что называется температурным коэффициентом удельного сопротивления? 13.
Что представляют собой композиционные неметаллические проводниковые материалы? 14. Как классифицируют проводниковые материалы? 15. Какие металлические сплавы высокого сопротивления нашли применение в электронной технике? Контрольные вопросы 109 16. 17.
18. 19. 20. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 39. 40. 41. 42. 45. 46. Чем различаются мягкие и твердые припои? Поясните механизм поляризации диэлектриков. Что такое диэлектрическая проницаемость и как она зависит от частоты и тем- пературы? Поясните механизм спонтанной поляризации. Поясните природу диэлектрических потерь. Поясните механюм пробоя диэлектриков. Что представляют собой полимерные материалы7 Что представляют собой пластмассы7 Что представляют собой радиокерамические материалы7 Как классифицируют радиоматериалы по реакции на внешнее магнитное поле? Что такое ферриты и где они применяются7 Как протекает процесс намагничивания ферромагнетиков? Что такое магнитная проницаемость7 Поясните природу магнитных потерь.
Приведите примеры магнитомягких материалов и поясните область их при- менения. Приведите примеры магнитотвердых материалов. В чем состоит различие между собственными и примесными полупроводни- ками7 Как влияет концентрация примеси на положение уровня Ферми. Как юменяется проводимость полупроводников при юменении температуры? Что такое время жизни и диффузионная длина неравновесных носителей за- ряда7 При каких условиях в полупроводнике возникает внутреннее электрическое поле7 Поясните механизм протекания тока проводимости и тока диффузии. Как сказывается наличие дефектов кристаллической структуры на энергети- ческой диаграмме полупроводника? Что такое подвижность носителей заряда и как она зависит от напряженности электрического поля? Поясните механизм образования электронно-дырочного перехода.
Как влияет внешнее напряжение на высоту потенциального барьера и ширину перехода? От чего зависит концентрация носителей заряда на границах перехода7 Нарисуйте вольт-амперную характеристику перехода и напишите ее уравнение. Каковы особенности контакта вырожденных полупроводников7 Что такое выпрямляющий и невыпрямляющий контакты полупроводника с металлом? В чем состоят особенности гетероперехода? Глава 2 Пассивные компоненты радиоэлектронной аппаратуры Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) содержит огромное количество радиокомпонентов, то есть самостоятельных (комплектующих) изделий, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, обеспечивающей необходимую обработку электрических сигналов.
Радиокомпоненты являются неделимой составной частью радиоэлектронной аппаратуры, их устанавливают при выполнении сборочно-монтажных операций. В качестве радиокомпонентов выступают транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т. д. К радиокомпонентам относятся также интегральные микросхемы (ИМС), которые, в свою очередь, состоят из большого числа радиоэлементов, реализующих функции транзисторов, резисторов и т.д.
Понятия «радиоэлемент» и «радиокомпонент» во многом тождественны. Во всяком случае, функции,выполняемыеими,одинаковы. Транзистор вполупроводниковой ИМС, выступающий как элемент интегральной схемы, неотделимый от нее, выполняет те же функции, что и дискретный транзистор, выступающий как компонент радиоэлектронной аппаратуры. Принцип действия радиокомпонентов основан на взаимодействии с электрическим или магнитным полем, то есть базируется на электрофизических свойствах радиоматериалов.
Радиокомпоненты делят на две группы: активные и пассивные. К активным компонентам относят транзисторы, электронные лампы, микросхемы и т. д., то есть такие компоненты, которые способны преобразовывать электрические сигналы и усиливать их мощность. К пассивным компонентам относят резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, коммутационные элементы, то есть такие компоненты, которые предназначены для перераспределения электрической энергии. Несмотря на то что ИМС имеют большой удельный вес в РЭА, пассивные компоненты являются самыми распространенными изделиями электронной промышленности.
В современной РЭА доля дискретных резисторов составляет от 15 до 50 Ж всех элементов принципиальной схемы, доля дискретных 111 2.1. Резисторы конденсаторов составляет около 25 %, практически все катушки индуктивности и трансформаторы являются дискретными компонентами. 2.1. Резисторы Резисторы предназначены для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Принцип действия резисторов основан на способности радиоматериалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду. Классификация и конструкции резисторов По назначению дискретные резисторы делят на резисторы общего назначения, прецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокоомные и специальные.
По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, переменные и специальные. Постоянные резисторы имеют фиксированную величину сопротивления, у переменных резисторов предусмотрена возможность изменения сопротивления в процессе эксплуатации, сопротивление специальных резисторов изменяется под действием внешних факторов: протекающего тока или приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы) и т. д. По виду токопроводящего элемента различают проволочнь|е и непроволочные резисторы. По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делят на термостойкие, влагостойкие, вибро- и ударопрочные, высоконадежные и т. д.
Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивиый элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным. Величина объемного сопротивления материала определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряженностью поля и т. д. и выражается известным соотношением (2.1) где р — удельное электрическое сопротивление материала; ( — длина резистивного слоя; з — площадь поперечного сечения резистивного слоя. В чистых металлах всегда имеется большое количество свободных электронов, поэтому они имеют малое р и для изготовления резисторов не применяются.
Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т. д., имеющие большое р. Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления р„под которым понимают сопротивление тонкой пленки, имею1цей в плане форму квадрата. Величина р, связана с величиной р и 112 Глава 2. Пассивные компоненты адиозлектронной аппаратуры легко может быть получена из (2.1), если принять в ней з = бте, где те — ширина резистивной пленки, б — толщина резистивной пленки. Тогда 1 В=р,—, И (2.2) где 1 — длина резистора (расстояние между контактными колпачками);  — диаметр цилиндрического стержня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
