ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выпрямляющие и невыпрямляющие контакты из "Физика и химия полупроводников" Переход электронов из тела 1 в тело 2 (рис. 39) приводит к образованию в каждом из них избыточных разноименных зарядов, что влечет за собой возникновение контактной разности электростатических потенциалов. Для теории контактных явлений чрезвычайно важным является вопрос о расположении избыточных зарядов в пределах каждого из тел. [c.154] С точки зрения электростатических сил притяжения самым выгодным является максимальное сближение разноименных зарядов и образование вблизи границы раздела фаз плоского конденсатора. [c.155] По физическому смыслу поставленной задачи заранее очевидно, что одновременное воздействие двух противоположных факторов приведет к неравномерному распределению избыточных зарядов, концентрация которых будет убывать по мере удаления от границы контакта. [c.155] Из формулы видно, что при возрастании исходной концентрации носителей заряда ( ) величина АЛтах убывает, а при возрастании температуры и количества избыточных зарядов — увеличивается. [c.156] А /д — разность электростатических потенциалов. [c.156] Из выражений (130), (131) и (132) следует, что большие значения контактной разности потенциалов, диэлектрической проницаемости и температуры способствуют расширению слоя пространственного заряда, а возрастание общей концентрации носителей заряда приводит к уменьшению эффективной толщины этого слоя. Для правильного понимания сказанного необходимо обратить внимание на двойное влияние температуры, которая, с одной стороны, способствует увеличению толщины слоя пространственного заряда, а с другой стороны может определять концентрацию носителей заряда, как это имеет место у полупроводников. [c.156] Формула (133) является приближенной и справедлива при Г 0. Когда температура близка к абсолютному нулю, толщина слоя пространственного заряда приближается к размеру атомов, из которых построено данное тело. Двойной электрический слой в данном случае представляет собой плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого равно межатомному расстоянию в соприкасающихся телах. Такое расположение избыточных зарядов соответствует образованию полярных или ионных химических связей между поверхностными атомами находящихся в контакте тел. [c.156] Количественные оценки, произведенные по формуле (133), показывают, что при большой концентрации носителей заряда, т. е. у металлов, толщина слоя пространственного заряда близка к толщине одноатомного слоя и составляет несколько ангстрем. [c.157] Из формулы (134) видно, что контактная разность потенциалов не зависит от электроемкости находящихся в равновесии тел, т. е. от их формы и расстояния между ними. [c.157] Переход каждого из этих электронов сопровождался как выделением работы, равной Дф , так н затратой работы, необходимой для уделения разноименно заряженных частиц, т. е. для образования слоя пространственного заряда. [c.157] Таким образом, мы приходим к выводу, что два тела, обладающие различной работой выхода (ф и ср , взаимодействуют между собой с выделением работы. Полученный вывод является чрезвычайно важным для понимания причин, вызывающих физическую адсорбцию на поверхности многих тел. Из формулы (135) видно, что энергия физической адсорбции может существенно зависеть от величины работы выхода адсорбирующего тела. При использовании в качестве адсорбентов полупроводниковых материалов появляется возможность управлять величиной работы выхода, а следовательно, и процессами адсорбции. [c.158] Следует заметить, что вычисленная выше работа [см. формулу (135) I выделяется до тех пор, пока контактная разность потенциалов не достигает равновесного значения. После этого наступает термодинамическое равновесие и преимущественное перемещение электронов из одного тела в другое, т. е. электрический ток прекращается. Таким образом, существующая разность электростатических потенциалов может быть не связана с прохождением тока по данному участку электрической цепи. В связи с этим мы различаем такие понятия, как разность электрических и разность электростатических потенциалов. [c.158] Под разностью электростатических потенциалов следует понимать величину, которая определяется не всей термодинамической работой Ар,э, а только той ее частью, которая связана с перемещением электрического заряда в электростатическом поле. [c.159] Из формулы (137) видно, что рассматриваемые разности потенциалов могут отличаться друг от друга только при контакте тел с различной работой выхода электрона. Во всех остальных случаях (например, при рассмотрении однородного участка электрической цепи) разности обоих потенциалов равны. При Ар,, = О уравнение (137) совпадает с уравнением (134), и поэтому можно сказать, что контактная разность потенциалов равна электростатической разности потенциалов при равновесии. [c.159] В заключение остановимся на весьма важном вопросе о распределении контактной разности потенциалов между соприкасающимися телами. Математический анализ этой задачи весьма сложен и до настоящего времени полностью не выполнен. Несмотря на это можно утверждать следующее. [c.159] Перечислим теперь основные выводы из настоящего параграфа. [c.159] Рассмотрим зависимость плотности протекающего через контакт тока от разности приложенных к нему потенциалов. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой контакта. Под понятием контакт мы будем подразумевать область, ограниченную слоями пространственного заряда в обоих соприкасающихся телах. [c.160] В 5 были выведены общие выражения, определяющие скорость молекулярного процесса, и было показано, что величина Ч зависит от концентрации участвующих в процессе частиц, а также от высоты и формы потенциального барьера [см. формулы (35), (38), (40)]. [c.160] В предыдущем параграфе мы видели, что везде за пределами слоя пространственного заряда концентрации носителей в соприкасающихся телах сохраняют постоянное значение и потому являются известными величинами. Отсюда следует, что для определения вольт-амперной характеристики контакта остается выяснить вопрос о высоте и форме потенциального барьера, возникающего на границе соприкасающихся тел. [c.160] Очевидно, что высота и форма результирующего потенциального барьера находятся путем геометрического сложения начального и электростатического барьеров. При этом возможны следующие случаи. [c.161] Вернуться к основной статье