ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эффекты сильных электрических полей из "Физика и химия твердого состояния" Таким образом, мы можем определить сильное электрическое поле как поле, для которого Vj и / уже нельзя записать в виде (456а). [c.253] В металлах оба условия (456) практически соблюдаются всегда, в полупроводниках и диэлектриках (см. 4) — до определенных критических полей. [c.253] При понижении температуры средняя тепловая энергия электронов падает пропорционально температуре, а длина свободного пробега обычно растет с понижением температуры. Поэтому критическое поле, как правило, довольно резко падает с понижением температуры. Так, в достаточно чистом германии отступление от закона Ома (/ Е) при гелиевых температурах начинается при полях порядка 1 В/см. В неоднородных полупроводниках (см. гл. IX, 3) разности потенциалов в ГВ могут соответствовать поля колоссальных размеров (Е — 10 — 10 В/см). [c.253] Кроме рассмотренного отклонения от закона Ома, в сильных электрических полях (Тэ Т) возникает целый ряд интересных физических эффектов [12, 13). Рассмотрим кратко некоторые из них. [c.254] Таким образом, с ростом напряженности поля будет иметь место изменение подвижности электронов, а следовательно, и их скорости. Это окажет влияние на величину плотности тока. Скорость движения электрона, а значит и плотность тока будут линейно возрастать с ростом напряженности поля до некоторого критического поля Eki (рис. 107). При Е E i электроны, рассеиваясь, переходят в более высокий минимум Б. Подвижность, а следовательно, и скорость движения при этом резко падают и плотность тока резко снижается. Описанная N-образная характеристика и обусловливает возникновение доменов. [c.255] В чистом очень однородном полупроводнике электрическое поле одинаково по всей длине образца. Но если в образце имеется некоторая неоднородность, то напряженность электрического поля в этом месте образца будет несколько выше. Следовательно, при повышении напряженности поля возникает в первую очередь в этом месте здесь и формируется область сильного поля (домен). Экспериментально показано, что в достаточно однородных образцах домен возникает на катоде. При подключении к образцу напряжения (через t = 1, см. рис. 107) ток будет иметь максимальное значение /п,ах- Сразу же начинается процесс образования домена, и поскольку этот процесс кратковременный, то ток практически мгновенно спадает до значения 1 . Минимальное значение тока сохраняется в течение всего времени движения домена Т = L/Уд. [c.255] По достижении конца образца (анода) домен начинает разрушаться и ток в образце возрастает. Как только величина тока в образце достигает значения / ах. начинается образование нового домена. Очевидно, что частота генерируемых колебаний тока (u = 2nvJL. [c.255] Колебания тока, связанные с возникновением доменов, можно наблюдать и в других чистых однородных полупроводниках [13], если расстояние между минимумами Л и не слишком велико. При большом Ае для перехода электрона во второй минимум потребуется большая напряженность поля , при которой возможно увеличение концентрации электронов за счет ударной ионизации или туннельного эффекта (эффекта Зинера). [c.255] Электрический пробой эффект Зинера). В очень сильных электрических полях Е 10 В/см) возможен еще один механизм образования свободных носителей заряда. Суть его сводится к следующему. [c.256] Таким образом, под действием внешнего электрического поля энергетические зоны идеального кристалла действительно наклоняются, при этом уровни энергии поднимаются [см. (457)1 при I/ О и опускаются при I/ 0. Наклон зон тем больше, чем больше величина напряженности электрического поля Е. [c.257] Оценка по формуле (459) показывает, что при 82 1 эВ вероятность электрического пробоя Зинера (туннельного эффекта) становится заметной при полях порядка 10 В/см. Вероятность электрического пробоя в донорных полупроводниках может быть заметной при полях порядка 10 В/см. Еще более вероятен эффект Зинера на контакте полупроводника и металла (см. гл. IX, 3). [c.257] Вернуться к основной статье