Пробой полупроводников

В общем случае величина а Т. т. зависит от механизма рассеяния носителей заряда, к-рое может происходить на тепловых колебаниях атомов (ионов), нейтральных и заряженных собств. и примесных точечных дефектах, линейных, поверхностных и объемных дефектах кристаллич. решетки. В случае металлов а имеет электронную природу и подчиняется закону Ома. Для металлов характерно уменьшение а с т-рой. В отличие от металлов у полупроводников с повышением т-ры а увеличивается вследствие значит, возрастания концентрации своб. носителей заряда. В диэлектриках осн. носители заряда-ионы, вследствие чего а сопровождается переносом в-ва. Электронная проводимость диэлектриков возникает лишь при высоких электрич. напряжениях, близких к пороговым и соответствующих пробою. Как и в полупроводниках, о возрастает с повышением т-ры. [c.502]

Напряжение электрического тока, при котором достигается тепловой пробой полупроводника или диэлектрика, называют критическим напряжением. Величина этого напряжения различна для разных углей для подмосковного угля — около 1500 в для лисичанского — около 3000 в и для угля, газифицируемого Южно-Абинской станцией Подземгаз, — около 5000 в. Величина критического напряжения примерно одинакова как для постоянного, так и для переменного тока. Но при распространении тока по лисичанскому углю перпендикулярно напластованию критическое напряжение почти в 2 раза выше (4700—4500 в), чем при распространении тока параллельно напластованию (2500—3000 в). [c.165]

Основной неисправностью полупроводников является пробой запирающего слоя из-за перегрева, возникающего при плохом охлаждении, или неравномерного распределения токов в параллельных соединениях выпрямителей, являющегося следствием некачественной пайки (контакта) в выводах. [c.246]

Специальные приемы анализа. При анализе большинства твердых объектов не требуется серьезная предварительная подготовка. Например, небольшую пластинку из полупроводника или металла непосредственно зажимают в держателе из тантала и проводят ионообразование. Но в ряде случаев необходимо выполнить специальные операции. Так, ддя анализа с помощью искрового зонда непроводящих порошков (какими являются измельченные пробы горных пород) необходимо найти способы введения порошка в источник ионов и создания электропроводности для замыкания цепи искрового разряда. Эти трудности можно преодолеть следующим образом. Небольшое количество порошка (около 10 мг) насыпают в тигель из чистого алюминия.и спрессовывают. Образуется алюминиевая таблетка, в которую запрессован тонкий слой непроводящей пробы. При наложении напряжения наступает пробой не только вакуума, но и слоя диэлектрика. Анализ проводится так же, как и анализ компактных проводящих объектов. [c.212]

До недавнего времени среди известных твердых катализаторов безраздельно господствовали неорганические вещества. В этом отношении все искусственные твердые катализаторы коренным образом отличались от ферментов. Первую брешь в стене, отделявшей в связи с этим искусственно гетерогенные катализаторы от природных биокатализаторов, пробило введение в обращение органических полимерных смол ионитов, оказавшихся прекрасными катализаторами для многих реакций кислотно-основного класса [291. Для реакций окислительно-восстановительного класса сходная роль, по-видимому, предстоит органическим полупроводникам. Исследование каталитических свойств этого нового обширного типа соединений началось впервые в советских лабораториях [28, 29, причем основное внимание уделялось полимерам, содержащим в макромолекулах систему сопряженных связей —С=С—С=С— —N=0—С=М—и т. д. [c.39]

В изоляторе (диэлектрике) и в собственно полупроводнике (т. е. в полупроводнике, не содержащем ионизующихся примесей) валентная зона заполнена целиком, и поэтому для протекания электрического тока необходимо, чтобы электроны попали в следующую зону, свободную от них (рис. 113, б и в). Между изолятором и собственно полупроводником не существует принципиальной разницы, и отличительным признаком (кроме различия в электропроводности) служит величина запрещенной зоны Дб о- Условно к полупроводникам относя.т вещества с шириной запрещенной зоны, не превышающей 2 эв. Для преодоления этого энергетического барьера электроны должны получить извне дополнительную энергию либо в виде тепла—термическая электропроводность, либо путем освещения вещества—фотопроводимость, либо под действием высокого электрического потенциала—пробой диэлектрика. [c.276]

Помимо прикладного значения результаты количественного анализа весьма важны при исследованиях в области химии, биохимии, биологии, геологии и других наук. В качестве доказательства рассмотрим несколько примеров. Представления о механизме большинства химических реакций получены из кинетических данных, причем контроль за скоростью исчезновения реагирующих веществ или появления продуктов реакции осуществлялся при помощи количественного определения компонентов реакции. Известно, что механизм передачи нервных импульсов у животных и сокращение или расслабление мышц включают перенос ионов натрия и калия через мембраны это открытие было сделано благодаря измерениям концентрации ионов по обе стороны мембран. Для изучения механизма переноса кислорода и углекислого газа в крови понадобились методы непрерывного контроля концентрации этих и других соединений в живом организме. Исследование поведения полупроводников потребовало развития методов количественного определения примесей в чистых кремнии и германии в интервале 10 —10-1"%. Пд содержанию различных микровключений в образцах обсидиана можно установить их происхождение это дало возможность археологам проследить древние торговые пути по орудиям труда и оружию, изготовленным из этого материала. В ряде случаев количественный анализ поверхностных слоев почв позволил геологам обнаружить громадные залежи руд на значительной глубине. Количественный анализ ничтожных количеств проб, взятых с произведений искусства, дал в руки историков ключ к разгадке материалов и техники работы художников прошлого, а также важный способ обнаружения подделок. [c.12]

При анализе полупроводников реактор устанавливали таким образом, чтобы вольфрамовый диск, помещенный под дно реактора и предназначенный для предварительного нагрева полупроводников до температуры собственной проводимости, находился в зоне нагрева. На индуктор подавали мощность, вольфрамовый диск нагревали, за счет теплопередачи нагревался образец. После того как температура пробы достигала температуры собственной проводимости, реактор перемещали вниз, нагреватель выходил из зоны нагрева, полупроводниковый образец повисал, плавился и сжигался во взвешенном состоянии. Сжигание образцов проводили в течение определенного времени, зависящего от природы анализируемого образца и выбираемого таким образом, чтобы количество сгоревшей пробы составляло не менее 50% от начальной навески. Сжигание большей навески приводило к колебаниям капли относительно положения равновесия, залипанию на стенках] реактора или самопроизвольному выливанию расплава. По истечении времени сжигания остаток расплава выливался в кварцевый стакан при анализе металлов или на дно реактора при анализе полупроводников. После этого проводили взвешивание несгоревшей части пробы. По количеству сгоревшей части образца и количеству образовавшейся СОг рассчитывали содержание углерода в металле или полупроводнике. [c.186]

Расчет содержания углерода в металлах и полупроводниках основывался на предположении, что количество выделившейся двуокиси углерода пропорционально количеству сгоревшего образца, т. е. примесь углерода равномерно распределена по объему пробы в процессе всего эксперимента. [c.187]

Получить ионы при помощи электрического разряда между электродами из металлов или полупроводников сравнительно просто. Сложности возникают при анализе изоляторов, геологических и биологических проб, порошков и микроскопических образцов. Способы преодоления этих трудностей и типичные результаты приведены в гл. 9. [c.12]

Этот прибор позволяет проводить многоэлементный анализ широкого круга веществ. Метод в принципе можно применять к металлам, полупроводникам и изоляторам (в том числе и порошкам). Обычно искровой источник ионов используется для определения элементов, которые присутствуют в следовых количествах (<100 МЛН ). Однако с его помощью можно определять и основные составляющие в микрообразцах, когда количество пробы недостаточно для того, чтобы осуществить анализ другими методами. [c.300]

В четвертой главе представлены методы анализа твердых веществ на масс-спектрометре с искровым ионным источником. Рассмотрены особенности анализа полупроводников, металлов, изоляторов, геологических образцов и биологических объектов, отличающихся электрофизическими характеристиками, способами подготовки проб для анализа, структурой спектра масс и методами определения концентраций. Один из разделов этой главы посвящен масс-спектрометрическому определению газовых примесей и углерода в твердых телах. В этой же главе обсуждаются точность масс-спектрометрических результатов и [c.7]

Конструкция, характеристики и основные параметры полупроводниковых вентилей определяются материалом полупроводника. Практически применяются четыре типа полупроводниковых вентилей медно-закисные, селеновые, германиевые и кремниевые. В силовых передачах используются в основном кремниевые вентили. На локомотивах начинают широко применяться лавинные кремниевые вентили. Они имеют примерно такие же вольт-амперные характеристики, как и у обычных вентилей (см. рис, 127), однако при воздействии на них обратного напряжения, превышающего пробивное напряжение, происходит резкое увеличение обратного тока. Лавинные вентили способны выдерживать без повреждений кратковременные большие обратные напряжения и рассеивают при пробое значительно большую мощность, чем обычные вентили. При применении лавинных вентилей на локомотивах отпадает необходимость в специальных устройствах защиты от перенапряжения и сами вентили могут быть выбраны с меньшим запасом по напряжению. [c.147]

Регистрируемый спектр масс помимо однозарядных ионов содержит в своем составе группы многозарядных и однозарядных полиатомных образований в нем также содержатся ионы перезарядки, фиксируемые в виде размытых линий и полос. Таблицы искровых масс-спектров [1] позволяют для каждого простого исследуемого образца заранее знать полную картину регистрируемых масс. Сравнительно несложный спектр образуется при масс-спектрометрическом анализе веществ высокой чистоты металлов и полупроводников. По мере увеличения числа составляющих пробы масс-спектры становятся более сложными, а для многокомпонентных сплавов, жидкостей и особенно образцов геологического происхождения количество регистрируемых линий может составлять многие сотни. [c.70]

Между нашими результатами и выводами, сделанными Гарнером с сотрудниками [7] на основании обширных калориметрических измерений и исследований полупроводников, имеется некоторое несоответствие. Указанные авторы не считают, что кислород решетки участвует в процессе хемосорбции ниже 50° ввиду этого расхождения, которое, возможно, обусловлено различием в методах получения окислов или тем фактом, что мы применяли значительно более высокие давления, чем Гарнер, мы сочли необходимым провести опыты в области пониженных температур. Были приготовлены образец СигО с нормальным содержанием 0 и проба СО с содержанием 63% С и около [c.267]

Практические применения масс-спектрометрии весьма многообразны. Большую роль сыграли измерения масс-спектров при изучении изотопного состава различных веществ. Основные знания о стабильных изотопах фактически получены с помощью этого прибора. Одним из достоинств масс-спектрального анализа является возможность одновременного определения нескольких элементов и использование в работе небольших навесок (I мг и меньше). Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неорганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на поверхности и по всему объему пробы. Концентрационная чувствительность большинства элементов составляет величину порядка 10 %. Большие перспективы открывает метод, сочетающий хроматографическое разделение и масс-спектрометрическое определение полученных продуктов. [c.176]

В диэлектрике (рис. 14, а) запретная зона очень велика. Чтобы электрон мог ее пройти, необходимо сообщить ему значительное количество энергии. При таких условиях происходит непоправимое разрушение кристаллической структуры — пробой изолятора. В полупроводнике (рис. 14, б) запретная зона в несколько раз меньше. Для ее преодоления требуется небольшая затрата энергии (тепловой, электрической, световой и т. п.). В проводниках (рис. 14, в) запретной зоны нет. При обычных энергетических условиях электроны легко переходят из валентной зоны в зону проводимости. Число электронов в этой зоне велико вещество обладает хорошими проводящими свойствами. [c.15]

При анализе чистых веществ требуется 1) определение как малых концентраций, так и малых абсолютных количеств тфимесей 2) иногда — анализ малых количеств пробы, содержащей к тому же ничтожные количества примесей, или чистых веществ в миниатюрном изделии (тончайшей полупроводниковой опенке) 3) нахождение способов различать объемную и поверхностную концентрации примесей 4) анализ микровключений 5) определение крайне малого отклонения содержаний основных компонешов от стехиометрического, например в полупроводниках типа А В и А В . Доказано, что большинство соединений имеет несте-хиометрический состав и что отклонения от стехиометрии, часто значительные, влияют на свойства твердых веществ, в частности на свойства полупроводников. Задачу здесь решает так называемая щ>ецизионная аналитическая химия, одним из основных методов которой является высокоточный вариаш кулонометрии. [c.453]

Насс-спектрографический метод. Количественная масс-спектрометрия основана на пропорциональности интенсивности линий масс-спектра от концентрации примесей при ионизации. Метод пригоден для определения газообразных примесей в металлах и полупроводниках, а также примесей, которые можно легко перевести в летучие соединения. Разные модификации классической масс-спектрографии обладают примерно одинаковой чувствительностью порядка 10 %, т.е. может быть обнаружена примесь, составляющая 10 вес. ч. от количества всей пробы. Без предварительного концентрирования чувствительность метода достигается 10 — 10 %. [c.88]

Выпрямители нельзя полностью защитить от перенапряжений при помощи газовых разрядников, даже если их напряжение запирания существенно превышает напряжение срабатывания разрядника. Это обусловливается сравнительно продолжительным временем срабатывания разрядника — порядка нескольких микросекунд, тогда как пробой полупроводников происходит гораздо быстрее-—уже за несколько наносекунд. Для защиты кремниевых диодов от неренапряжений хорошо зарекомендовали себя ограничители напряжения на основе селена и конденсаторы. [c.221]

Необходимо особо отметить применение косвенной кулонометрии для определения микро-и ультрамикроколичеств веществ с применением ЭДТА в качестве титранта. Описаны капиллярные ячейки для кулонометрического титрования и разработаны методики определения ЫО- мкг никеля, цинка, индия в малых пробах полупроводников, сплавах, метеоритах. Показано, что наиболее перспективно для индикации к. т. т. использовать электрохимические методы [542—544, 550, 551]. [c.77]

Применение искрового источника для определения следов было впервые предложено Демпстером в 1935 г. [109]. Горман и др. [110] показали применимость искры для анализа нержавеющей стали. Ханней и Эйхерн [1111 впервые применили этот метод для определения следов по всему объему и на поверхности пробы полупроводников. [c.354]

Обобщенная теория теплового пробоя диэлектриков описана Койко-вым С. Н. и Цикиным А. Н. в кн. Пробой диэлектриков и полупроводников М., Энергия , 1964, с. 277—284. [c.262]

Речь идет, конечно, не о простом увеличении числа синтезируемых соединений, но о создании научных основ производства химикатов и материалов с заданными свойствами, например полупроводников, катализаторов, особо прочных материалов, ферросплавов, лигатур, ингибиторов коррозии и солеотложения и т. д. Подобные вещества относятся к продукции малотоннажного химического производства. Но они могут принести огромный эффект в деле интенсификации любой отрасли экономики. Достаточно сказать, что на открытие новых катализаторов сегодня возлагаются основные надежды в интенсификации развития химической промышленности [5—7]. Поиск такого рода новых химикатов и материалов ведется повседневно. Задача заключается, однако, в том, чтобы его упорядочить, сделать более цленаправленным, например уподобить поиску и синтезу биологически активных веществ при помощи программирования на ЭВМ, как это делается в Институте органического синтеза АН ЛатвССР [63] и пока в немногих других научных учреждениях СССР. Решение этой задачи должно быть основано, таким образом, на принципиально новой идеологии [64], позволяющей полностью освободиться от бесчисленных проб и ошибок или, по крайней мере, сократить число опытов в 5— 10 раз. К сожалению, эта новая идеология воспринимается экспериментирующими химиками подчас консервативно. Традиционные же пути оказываются в этих поисках недостаточно эффективными. [c.275]

При дальнейшем увеличении обратного напряжения в некоторый момент происходит пробой р—п-перехода и ток Д резко возрастает (см. рис. 188, д). Этот рост обусловлен либо ударной ионизацией, если р— -переход изготовлен из полупроводника с большим удельным сопротивлением (толш,ина запорного слоя велика), либо эффект Зинера, если р (и, следовательно, толщина запорного слоя) мало (см. 2). [c.461]

Дефекты теплоотвода обрыв выводов короткие замыкания некачественная металлизация сколы резистивной пленки плохая адгезия и термокомпрессия пробой конденсаторов объемные дефекты полупроводнико-вого материала. [c.334]

Требования, предъявляемые практикой к аналитической химии, постоянно возрастают, что связано с решением все более сложных проблем. В последние десятилетия все больше внимания уделяется роли микрокомпонентов в самых различных объектах. Исследования в этом направлении привели к фундаментальным открытиям Б различных областях науки, связанных с изучением живой и неживой природы. Упомянем в качестве примера изучение роли микроэлементов для нормального развития растительных и животных организмов, необычайные свойства сверхчистых веществ и влияние определенных примесей на эти свойства, достижения в области полупроводников, синтез и выделение трансурановых элементов. Исследования в этих и других областях требуют определения ряда компонентов при содержании их Ш- —10- %, а в отделБных случаях даже 10- °%. Не меньшие требования предъявляются и к количеству анализируемого объекта сегодня аналитик нередко оперирует с пробами в 1 мг, 0,1 мг и даже меньше. [c.8]

Развитие химико-спектральных методов обусловлено повышенными требованиями к определению очень низких концентраций элементов в различных объектах — полупроводниках, бноматериа лах, веществах особой чистоты, сырье и вспомогательных мате- риалах для ядерной промышленности, а также при анализах, свя- занных с геохимическими и биохимическими исследованиями, и т. д. Сочетание предварительного обогащения и концентрирования с высокочувствительными, эмиссионно-спектральными методами позволяет определять примеси элементов в пробах самого различного происхождения с чувствительностью (10" —10 ) %, а в отдельных случаях даже более высокой. [c.371]

Необходимо отметить, что большинство измерений, использующих пробы, основывается на некоторых допущениях о физическом и химическом характере пробы. Так, концентрацию примеси в полупроводниках часто определяют по измерению электрофизических свойств, например эффекта Холла, на специально вырезанных образцах. При этом обычно полагают, что в такой пробе имеются только примеси одного знака и все они полностью ионизированы. Если в реальной пробе какое-либо из этих допущений не соблюдается (а проверить это очень сложно), то при измерениях возникает ошибка, вызванная неправильностью модели. Особенно велики сложности, когда результаты измерения, производимого на твердой пробе, зависят от характера распределения в ней состава. Заранее знать этот закон нельзя. Поэтому обычно предполагается, что состав пробы однороден. Это упрощение вносит определенный вклад в увеличение погрешности методики. Учесть эту погрешность трудно, поэтому о ней чаще всего забывают. Отбирая для анализа состава жидкости насыщенный пар, легко допустить ошибку, связанную с обогащением пара легкокипя-щими компонентами. Наоборот, жидкость, находящаяся в контакте с паром, будет обогащена компонентами, повышающими температуру кипения раствора. При анализе состава порошкового материала может оказаться, что вследствие транспортировки (в таре, на ленте транспортера и т. д.) в верхних слоях материала будут более мелкие фракции, а в нижних — более крупные. В процессе транспортировки часть материала может скомковаться (это [c.19]

Для анализа легкоизмельчаемых, хрупких материалов (например, ферросплавов, некоторых полупроводников, силикатов и др.) применяется способ синтеза эталонов, заключаюш,ийся в смачивании наиболее чистого матричного материала дозированными количествами эталонных растворов элементов — примесей, высушивании образцов при относительно невысокой температуре и усреднении смесей растиранием в ступке [803]. Иногда материал прокаливают для приведения его к той же физико-химической форме, что и анализируемые образцы [880]. Состав исходного образца устанавливают одним из вариантов метода добавок [834]. Недостатками способа являются опасность появления в отдельных случаях неконтролируемых влияний различия физико-химических свойств проб и эталонов а также необходимость предварительного анализа используемых для синтеза компонентов, особенно материала основы. [c.361]

Масс-спектрометрический метод применяют для анализа твердых, жидких и газообразных проб. Значительное распространение он получил в органической химии для анализа многих классов соединений, в нефтехимии, где масс-спектрометрическим методом анализируют сложные многокомпонентные смеси углеводородов, в технологии неорганических веществ и других областях химической промышленности. Небольшой объем газа, требующийся для анализа, возможность определения всех компонентов смеси без разделения и другие достоинства масс-спектрометрии позволили успешно использовать ее для определения газов в металлах (после вакуумного плавления). Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неорганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на поверхности и по всему объему пробы. Большие перспективы открывает метод, сочетающий хроматографическое разделение и масс-спектрометриче-ское определение полученных продуктов. [c.282]

Чтобы не исключать из рассмотрения все редкие элементы, проведем несколько опытов с полупроводником германием. Германий стоит на границе между металлами и неметаллами. Он является полупроводником, и это свойство обуславливает его сегодняшнее широкое применение. Небольшие, специально обработанные кусочки германия используются в диодах для выпрямления электрического тока и в транзисторах в качестве усилителей тока и напряжения. Для опытов возьмем два или три испорченных германиевых диода или транзистор из негодного радиоприемника. Так как в последнее время в полупроводниковых элементах стали использовать неметалл кремний, необходимо посоветоваться со специалистом и убедиться, что наша проба действительно содержит германий. Осторожно вскроем клещами оболочку элемента. В глубине мы увидим блестящий кристаллик германия. Извлечем его тонкой отверт- [c.75]

Таким образом, при исследовании относительного выхода ионов для получения результатов, характеризующих поведение различных материалов, необходимо исключить потери электрической энергии на соиротивлеппях образца и контакта металл— полупроводник. В нашем случае, когда одним из образцов была пластина из полупроводникового материала, на поверхность кремния был нанесен в вакуумной установке алюминиевый слой толщиной 1 мкм. Обеспечив меха[[ический контакт алюминиевой пленкн с держателем образца, удалось полностью исключить влияние проводимости пробы на условия ис-крообразования. Благодаря этому ири постоянных режимах работы искрового ионного источника, и перемещении образца относительно сканирующего электрода со скоростью около 2 мм/мин (во избел анпе локального перегрева алюминиевой пленки) для отношения ионных токов были получены значения, [c.44]

Основным средством интенсификации аналитического контроля является автоматизация. Однако применительно к вольтамперометрии эта проблема непроста и неоднозначна, что связано с несколькими обстоятельствами. Во-первых, вольтамперометрия-это универсальный метод, который применяют для анализа разнообразных объектов, газов и жидкостей, твердых и сыпучих материалов. К исходному агрегатному состоянию ограничения в методе не предъявляются. Но определяемое вещество должно быть переведено в растворенное состояние либо растворением пробы, либо в результате диффузии в раствор. Во-вторых, если вещество проявляет электрохимическую активность, не ставится ограничений к природе вещества-это может быть металл и полупроводник, неорганический газ и органическое вещество. В-третьих, одновременно можно определять несколько веществ. В общем диапазон определяемых концентраций охватывает более 6-7 порядков с возможностью определения микро- и ультрамикросодержаний. В результате мы имеем дело с универсальным методом анализа. Но, выигрывая в одном, проигрываем в другом метод трудно унифицировать даже для анализа однородных объектов. [c.131]

Помимо общих затруднений, связанных с получением и очисткой особочистых материалов (кондиционированный очищенный воздух, особая чистота химических реагентов и воды, коррозионностойкая аппаратура и т. п.), анализ на микропримеси встречает ряд специфических трудностей. Взять хотя бы проблему подготовки проб на анализ. Часто анализируемый образец переводят в раствор растворением его в соответствующем растворителе, например в кислоте. Скорость растворения пропорциональна степени измельчения образца. Кроме того, неизмельченные полупроводники (например, германий и кремний) трудно растворяются и требуют большого расхода кислот, что в свою очередь увеличивает поправку на холостой опыт. Но в то же время процесс измельчения неизбежно связан с загрязнением анализируемого вещества. Поэтому при определении микропримесей на конечный результат анализа сказывается даже способ измельчения образца. В табл. 4 приведено содержание примесей в кремнии при различной подготовке проб. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология