Полупроводники

Исторические сведенияПолупроводники как особый класс веществ, были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволила понять их особенность задолго до этого были обнаружены:1. эффект выпрямления тока на контакте металл-полупроводник2. фотопроводимость.Были построены первые приборы на их основе.О. В. Лосев (1923) доказал возможность использования контактов полупроводник-металл для усиления и генерации колебаний (кристаллический детектор). Однако в последующие годы кристаллические детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в начале 50 - х годов с открытием транзисторов (США 1949 год) началось широкое применение полупроводников (главным образом германия и кремния в радиоэлектронике. Одновременно началось интенсивное изучение свойств полупроводников, чему способствовало совершенствование методов очистки кристаллов и их легированию (введение в полупроводник определенных примесей). В СССР изучение полупроводников начались в конце 20 - х годов под руководством А.Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР. Интерес к оптическим свойствам полупроводников возрос всвязи с открытием вынужденного излучения в полупроводниках, что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале на p - - переходе, а затем на гетеропереходах.В последнее время большее распространение получили приборы, основанные на действии полупроводников. Эти вещества стали изучать сравнительно недавно, однако без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни медицина, ни многие другие науки.Свойства полупроводниковПолупроводники - широкий класс веществ, характеризующийся значениями удельной электропроводности (, лежащей в диапазоне между удельной электропроводностью металлов и хороших диэлектриков, то есть эти вещества не могут быть отнесены как к диэлектрикам (так как не являются хорошими изоляторами), так и к металлам (не являются хорошими проводниками электрического тока). К полупроводникам, например, относят такие вещества как германий, кремний, селен, теллур, а также некоторые оксиды, сульфиды и сплавы металлов.Полупроводники долгое время не привлекали особого внимания ученых и инженеров. Одним из первых начал систематические исследования физических свойств полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе. Он выяснил что полупроводники - особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами:1) С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников уменьшается, в отличие от металлов, у которых удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Причем как правило в широком интервале температур возрастание это происходит экспоненционально: ( = (о ( exp. (-(a / k )где (а - так называемая энергия активации проводимости, (о - коэффициент зависящий от температуры Удельное сопротивление полупроводниковых кристаллов может также уменьшатся при воздействии света или сильных электронных полей.2) Свойство односторонней проводимости контакта двух полупроводников. Именно это свойство используется при создании разнообразных полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и др. 3) Контакты различных полупроводников в определенных условиях при освещении или нагревании являются источниками фото - э. д. с. или, соответственно, термо - э. д. с.Строение полупроводников и принцип их действия.

Большой энциклопедический словарь (Часть 2, ЛЕОНТЬЕВ - ЯЯТИ)

В полупроводниках магнетосопротивление значительно больше и резко зависит от концентрации примесей и температуры. МАГНЕТРОН (от греч. magnetis - магнит и ...трон) - электровакуумный прибор, мощный генератор электромагнитных волн сантиметрового диапазона. Принцип действия магнетрона основан на торможении электронов в скрещенных электрических и магнитных полях. Используется главным образом в устройствах радиолокации, а также в нагревательных установках сверхвысокой частоты. МАГНИЕВЫЕ РУДЫ. Главные минералы: брусит (41 -7% Mg), магнезит (28,8%), доломит (18,2%), кизерит (17,6%), бишофит (12%), лангбейнит (11,7%), эпсомит (9,9%), каинит (9,8%). Месторождения приурочены к соленосным и карбонатным отложениям; возрастает роль морской воды и морских рассолов как источников Mg (среднее содержание Mg в морской воде 0,13%). МАГНИЕВЫЙ ЭЛЕМЕНТ - гальванический элемент с положительным электродом из чистого магния или его сплава с алюминием, цинком и т. п. и отрицательным - из хлоридов серебра, свинца или меди; электролит - обычно морская вода. Эдс 1,0-1,65 В ... »

Важнейшие достижения в освоении космоса

Дублерами экипажа ЭО-21 были Герой Российской Федерации полковник Циблиев Василий Васильевич (296-й космонавт в мире, 4-й летчик-космонавт РФ) и Лазуткин Александр Иванович (опыта космических полетов не имеет). (Использованы справочно-информационные материалы ЦУПа, ASA, РКК “Энергия” им. С.П. Королева, ЦПК им. Ю.А. Гагарина, ИМБП, ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и информация пресс-конференций, проводимых в ЦУПе). Заключение Космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека. С каждым днем все более расширяется сфера прикладного использования космонавтики. Служба погоды, навигация, спасение людей и спасение лесов, всемирное телевидение, всеобъемлющая связь, сверхчистые лекарства и полупроводники с орбиты, самая передовая технология - это уже и сегодняшний день, и очень близкий завтрашний день космонавтики. А впереди - электростанции в космосе, удаление вредных производств с поверхности планеты, заводы на околоземной орбите и Луне. И многое- многое другое. Много изменений произошло в нашей стране. открыть »

Большой энциклопедический словарь (Часть 2, ЛЕОНТЬЕВ - ЯЯТИ)

Большое практическое значение имеют эфиры метакриловой кислоты, напр. метилметакрилат. МЕТАКСАС Иоаннис (1871-1941) - премьер-министр Греции с апреля 1936, организатор фашистского переворота 4 августа 1936. С 1924 сторонник реставрации монархии в Греции. Во внешней политике ориентировался на Германию. МЕТАЛИЧ (Metalici) (Металифери) - горы в Румынии, южная часть Зап. Румынских гор. Высота до 1438 м. Месторождения руд цветных металлов. Минеральные источники. МЕТАЛЛИДЫ (металлические соединения) - химические соединения металлов между собой (интерметаллиды), а также соединения переходных металлов с некоторыми более электроположительными элементами. Металлы могут входить в состав металлидов в стехиометрических соотношениях, образуя дальтониды, или в нестехиометрических, давая бертоллиды. Многие металлиды применяются как магнитные материалы, полупроводники, сверхпроводники. МЕТАЛЛИЗАЦИЯ - покрытие поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала ... »

Особенности Японской модели экономики

Это сдерживает общие показатели всей промышленности. Высокий уровень производительности труда достигнут в черной и цветной металлургии, химической промышленности, где он значительно превышает американские показатели. Во всех других отраслях отмечается отставание, даже в таких, как автомобилестроение и электротехника, где японские компании обладают сильной конкурентоспособностью. Там уровень производительности составляет 78% и 85% американского. Япония долгое время занимала ведущее место по конкурентоспособности своих товаров на мировых рынках. В результате увеличения цен она опустилась на третье место в 1993г. после Сингапура и США. Произошел значительный рост стоимости рабочей силы. В послевоенный период существенные изменения претерпела структура экспорта. До 60-х годов преобладающее место в ней занимали потребительские товары: радиоприемники, телевизоры, текстильные изделия. Затем ведущие позиции заняли продукция черной металлургии, суда, автомобили - свыше 60% экспорта. В 80-е годы произошел новый сдвиг в структуре экспорта. При увеличении доли автомобилей и бытовой электротехники, значительно возросла доля продукции общего машиностроения (13,9% и 24,1%), электромашиностроения (9,9 и 25,6%), научного оборудования, оптики (3,7% и 4,5% за 1980- 1995гг.). По отдельным видам продукции на долю Японии приходится весомая часть мирового экспорта: полупроводники - 50%, легковые автомобили - 22%, конторское и телекоммуникационное оборудование - 22,6%, сталь - 17,4%. открыть »

Большой энциклопедический словарь (Часть 2, ЛЕОНТЬЕВ - ЯЯТИ)

В России после крестьянской реформы 1861 превратился в общинную или подворную крестьянскую собственность (надельное землевладение). НА-ДЕНЕ ЯЗЫКИ - семья языков индейцев Аляски, Канады, запада и юга США, включающая язык хайда (о-ва Королевы Шарлотты и Юж. Аляски), язык тлингит, или колошенский (Аляска, Британская Колумбия), и эяк-атапаскскую группу: эяк (Аляска) и атапаскские языки. НАДЖАКОВ Георги Стефанов (1896-1981) - болгарский физик, иностранный член АН СССР (1958). Труды по физике диэлектриков и полупроводников, ядерной физике. НАДЖИН (Начжин) - город и порт в Корейской народно-демократической республике (КНДР), на Японском м. Св. 70 тыс. жителей. Судостроение, пищевая промышленность. Рыболовство. НАДЖМИ (Нежметдинов) Кави Гибятович (1901-57) - татарский писатель. Повести "Прибрежные костры" (1929) о Гражданской войне, "Светлая тропа" (1930) о коллективизации, историко-революционный роман "Весенние ветры" (1948; Государственная премия СССР, 1951). НАДЖМИ (Назмутдинов) Назар Назмутдинович (р. 1918) - башкирский поэт ... »

Месторождения золота

Золото является главным образом валютным металлом; большая его часть сохраняется в виде так называемого золотого запаса, используемого при международных расчетах. На уникальных физико-химических свойствах золота основывается все возрастающее применение его в промышленности. Золото и его сплавы используются в качестве сварочных материалов в деталях реактивных двигателей, ракет, ядерных реакторов, сверхзвуковых самолетов, разнообразного промышленного оборудования, а также для изготовления термопар, плавких и электрических контактов в электропечах и различных приборах, волосков хронометров и гальванометров, сопротивлений в потенциометрах и т. д. Золото является весьма эффективным тепло- и светоотражателем и используется в качестве покрытия поверхности ракет и других аппаратов, предназначенных для запуска в космическое пространство. В электронной технике из золота высокой чистоты изготовляют тончайшие электроды для полупроводников. Золото, легированное германием, индием, галлием, кремнием, оловом и селеном, идет на изготовление контактов, диодов, транзисторов, выпрямителей. открыть »

Предпосылки возникновения и этапы развития науки

Следует учитывать различие между естественными и техническими науками, с одной стороны, и фундаментальными и прикладными — с другой. Фундаментальные науки — физика, химия, астрономия — изучают базисные структуры мира, а прикладные — занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки относятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников являются теоретическими прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология — практическими прикладными науками. Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических - бионика, а комплексной междисциплинарной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология. открыть »

Волоконно-оптические линии связи

Так, если разломить кристалл полупроводника в определенном направлении, то ровные поверхности излома работают аналогично отражателям оптического резонатора. Глава четвертая УТОПИЯ И РЕАЛЬНОСТЬ 4.1 ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ Когда к началу 60-х годов появились первые пригодные к эксплуатаций лазеры, стало очевидным, что свет предстал в новом качестве — когерентное электромагнитное колебание на несколько порядков раздвинуло границы применяемого в технике связи диапазона частот. Оптимистические расчеты едва или можно было опровергнуть: длины волн около 1 мкм соответствуют частоте Гц. Если приняты лишь 1% этого значения в качестве ширины полосы сигнала, которыми можно модулировать данное колебание, то получим значение 3000 Ггц. Это соответствовало бы приблизительно миллиарду телефонных разговоров или миллиону телевизионных программ, которые можно было бы передать одним единственным световым лучом! Известно, что самый лучший и самый дорогой коаксиальный кабель с медными проводниками обладает едва ли одной тысячной долей этой пропускной способности и что в будущем крайне необходимо будет передавать информацию очень большого объема. открыть »

История вычислительной техники

В качестве носителя информации применялись перфокарты. Они были настолько удачными, что без изменений просуществовала до наших дней. Первой электронной вычислительной машиной принято считать машину E IAC (Elec ro ic umerical I egra or a d Compu er - электронный числовой интегратор и вычислитель), разработанную под руководством Джона Моучли и Джона Экера в Пенсильванском университете в США. E IAC содержал 17000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь в 300 кв. метром. Он в 1000 раз превосходил по быстродействию релейные вычислительные машины и был построен в 1945 г. Первой отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное быстродействие—50 операций в секунду. Компьютеры 40-х и 50-х годов были доступны только крупным компаниям и учреждениям, так как они стоили очень дорого и занимали несколько больших залов. Первый шаг к уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы I el) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. открыть »

Мониторы

Наиболее интересным применением пластиковых полупроводников на данный момент является создание разного рода устройств отображения информации на их базе. О том, что полупроводящий пластик под действием электрического тока может испускать фотоны (то есть светиться), знали давно. Но крайне низкая (0,01%) квантовая эффективность этого процесса (отношение числа испущенных фотонов к числу пропущенных через пластик зарядов) делала практическое применение этого эффекта невозможным. За последние 5 лет компания CD совершила прорыв в этом направлении, доведя квантовую эффективность двуслойного пластика до 5% при излучении желтого света, что сравнимо с эффективностью современных неорганических светодиодов (LED). Помимо повышения эффективности, удалось расширить и спектр излучения. Теперь пластик может испускать свет в диапазоне от синего до ближнего инфракрасного с эффективностью порядка 1%. О том, что промышленный мир серьезно относится к LEP-технологии, свидетельствует покупка компанией Philips Compo e s B.V. лицензии на использование этой технологии, и инвестиции I el в компанию CD . открыть »

Устройство персонального компьютера

До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы I el) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В ( дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма I el начала продавать интегральные схемы памяти. В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы I el сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. открыть »

Микропроцессоры

Закон Мура Экспансия закона Мура Когда заходит речь о полупроводниковых технологиях и современных интегральных микросхемах, часто упоминают закон Мура, который в настоящее время является своеобразным хронометром полупроводниковой технологии. Все началось в 1965 году, то есть всего через шесть лет после изобретения первой интегральной схемы (ИС) и за три года до того, как Гордон Мур (Gordo E. Moore) стал одним из основателей корпорации I el. В то далекое время технология производства интегральных микросхем позволяла интегрировать в одной микросхеме порядка трех десятков транзисторов, а группа ученых, возглавляемая Гордоном Муром, директором исследовательской лаборатории полупроводников корпорации Fairchild Camera a d I s rume Corp (Research a d Developme Labora ories, Fairchild Semico duc or divisio of Fairchild Camera a d I s rume Corp), завершала разработку новых микросхем, объединяющих е себе уже 60 транзисторов. Конечно, по сегодняшним меркам, когда в одной микросхеме насчитывается несколько десятков миллионов транзисторов, 60 транзисторов кажется ничтожно малой величиной, но не будем забывать, что речь идет о становлении интегральной электроники. открыть »

Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок

Величина коэффициента отражения в близи края собственного поглощения не превышает 30-40% и может быть оценена из выражения (2) где - показатель преломления. . В полупроводниках, как правило, одновременно работает несколько механизмов поглощения света. Основные из них: . собственное или фундаментальное поглощение; . эксионное; . поглощение свободными носителями; . решетчатое; . внутризонное. Полный коэффициент поглощения в случае одновременного участия нескольких механизмов поглощения равен: . (3) В указанном диапазоне длин волн 3-5 мкм и обычно используемой области температур 77-300 К работает в основном два механизма: собственное поглощение и поглощение на свободных носителях. В области собственного поглощения прямозонная структура арсенида индия обуславливает резкую зависимость коэффициента поглощения от энергии: (4) где e - заряд электрона, h - постоянная Планка, с - скорость света. В арсениде индия -типа величина Еg=0.35 эВ при Т=300 К, а показатель степени в выражении для (=0.85 =1, в материале р-типа Еg=0.36 эВ, а =0.5. В легированных образцах за счет малой эффективной массы электронов с увеличением концентрации носителей происходит быстрое заполнение зоны проводимости электронами, в следствии чего уровень Ферми находится выше дна зоны проводимости на величину энергии (E . открыть »

Материаловедение

При приложении разности потенциалов противоположных знаков внешнее поле будет направлено против диффузного, в результате чего через p – -переход будут свободно проходить электроны и «дырки», полупроводник повышает электропроводность – через пластинку пройдёт ток, p – -переход будет открыт. В реальных полупроводниках по сравнению с этой теоретической картиной будет следующее отличие: благодаря наличию неосновных носителей (в p-зоне некоторого количества электронов и в -зоне некоторого количества «дырок») в запертом состоянии через p – -переход при наличии разности потенциалов на электродах будет осуществляться слабое проникновение электронов и «дырок», будет некоторая остаточная проводимость, обуславливающая наличие слабого обратного тока. Полупроводниковые диоды разных типов имеют примерно следующую вольт- амперную характеристику. В правой части характеристики дана зависимость прямого тока от напряжения в пропускном (прямом) направлении. В левой части – зависимость обратного тока от напряжения в запирающем (обратном) направлении. Численные значения токов и напряжения изменяются в очень больших пределах в зависимости от свойств полупроводника.4. Перечислите основные параметры магнитных материалов и начертите «петлю гистерезиса». открыть »

Гальванические покрытия

Электрохимическая кинетика. В центре внимания современной Э. стоит электрохимическая кинетика, т. е. учение о механизме и законах протекания электрохимических реакций. В реальных условиях, например при электролизе, коррозии металлов, в химических источниках тока, в живых организмах, электрохимическое равновесие, как правило, не реализуется, и понимание электрохимических процессов требует знания кинетических закономерностей. Поскольку непременным участником процессов на границе металла (или полупроводника) и электролита является электрон, рассматриваемый в качестве простейшей устойчивой химической частицы, исследование природы электрохимического элементарного акта существенно для кинетики химической. Современная теория элементарного акта основывается на представлениях квантовой механики. Предпосылкой её развития явилось выдвинутое немецким учёным М. Фольмером и Т. Эрдеи-Грузом представление, согласно которому перенос заряда может определять измеряемую скорость электрохимического процесса в целом (теория замедленного разряда, 1930). А. Н. Фрумкин установил количественное соотношение между скоростью электрохимической реакции и строением двойного электрического слоя на границе металл/электролит (1933). открыть »

Лазерная технология - важнейшая отрасль современного естествознания

Лазеры различаются: способом создания в среде инверсной населенности, или, иначе говоря, способом накачки (оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка и т. п.); рабочей средой (газы, жидкости, стекла, кристаллы, полупроводники и.т.д.); конструкцией резонатора; режимом работы (импульсный, непрерывный). Эти различия определяются многообразием требований к характеристикам лазера в связи с его практическими применениями. ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Лазеры нашли широкое применение, и в частности используются в промышленности для различных видов обработки материалов: металлов, бетона,стекла,тканей, кожи и т. п. Лазерные технологические процессы можно условно разделить на два вида. Первый из них использует возможность чрезвычайно тонкой фокусировки лазерного луча и точного дозирования энергии как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В таких технологических процессах применяют лазеры сравнительно невысокой средней мощности: это газовые лазеры импульсно- -периодического действия, лазеры на кристаллах иттрий-алюминиевого граната с примесью неодима. открыть »

Термоэлектрические генераторы

Ветвь п- типа с электронной проводимостью образуется при легировании Si-Ge донорными атомами фосфора Р. Из-за повышенной химической активности и малой механической прочности полупроводниковых материалов соединение их с шинами 3, 5, 8 выполняется прослойками из сплава кремний-бор. Для достижения стабильной работы батарея ТЭЭ герметизирована металлической кассетой, заполненной аргоном. Эффект Пельтье. В пограничной плоскости - спае разнородных полупроводников (или металлов) - при протекании тока I поглощается тепло Qп, если направление тока I совпадают с направлением результирующего теплового потока ( который возник бы при подогреве спая). Если же направления тока I и этого потока противоположны, Qп происходит от внешнего источника тепла (из нагревателя потребляется дополнительная энергия) либо из внутренних запасов энергии, если внешний источник отсутствует ( в этом случае наблюдается охлаждение спая). В замкнутой на сопротивлении Rп термоэлектрической цепи ТЭГ на горячих спаях столбиков ТЭ тепло Qп поглощается (эндотермический эффект). Это охлаждение Пельтье надо компенсировать дополнительным подводом тепла Qп извне. открыть »

Измерение параметров лазеров

Измерительное устройство включает преобразовательные элементы и измерительную цель. Их назначение — преобразование выходного сигнала ПИП в сигнал, подаваемый на отсчетное или регистрирующее устройство. Отсчетное или регистрирующее устройство служит для считывания или регистрации значения измеряемой величины в аналоговой или цифровой форме. Обычно ПИП конструктивно выполняется в виде отдельного блока, называемого измерительной головкой, а измерительное и отсчетное устройства — в виде измерительного блока. В измерительный блок могут быть включены дополнительные устройства, например цепи коррекции дрейфа нуля, температурной и электрической стабилизации и др. Тепловой метод Сущность этого метода состоит в том, что энергия излучения при взаимодействии с веществом приемного преобразователя превращается в тепловую энергию, которая впоследствии измеряется тем или иным способом. Для измерения тепловой энергии, выделившейся в ПИП, обычно используют:—термоэлектрический эффект Зеебека (возникновение ТЭДС между нагретым и холодным спаями двух разнородных металлов или полупроводников);—явление изменения сопротивления металлов и полупроводников при изменении температуры (болометрический эффект); фазовые переходы "твердое тело- жидкость" (лед-вода);—эффект линейного или объемного расширения веществ при нагревании и др. открыть »