2. Фізичні процеси та енергетична діаграма p-n гетеро структури з активним шаром n-p.

Розглянемо енергетичну діаграму гетероструктури, у якій між зовнішніми p- і n-областями напівпровідника з великими величинами ширини забороненої зони Eg2, Eg3 розташований тонкий шар з меншою шириною Eg1. Товщину цього шару d можна зробити дуже малою, порядку сотень або навіть десятків атомних шарів. Крім потенційного бар'єру звичайного p-n переходу на гетерограниці шару утворюються потенційні бар'єри для електронів Ecі дірок Ev. Якщо прикласти до переходу пряме зміщення, виникне інжекція електронів і дірок з обох сторін у вузькозонний шар. Електрони будуть прагнути зайняти положення з найменшою енергією, спускаючись на дно потенційної ями в шарі, дірки кинуться вгору - до краю валентної зони в шарі, де мінімальні їх енергії. Зовнішні частини гетеропереходу можна сильно легувати з обох сторін, домагаючись великих концентрацій в нирівноважних носіїв. І тоді, навіть не легуючи активну вузькозонну область домішками, вдається досягти при інжекції значних концентрацій нерівноважних електронно-діркових пар в шарі. Відмова від легування активної області є принципово важливим, оскільки атоми домішки, як уже говорилося, можуть служити центрами безвипромінювальної рекомбінації. Потрапивши в яму, інжектовані електрони наштовхуються на потенційний бар'єр Ec , дірки - на бар'єр Ev, тому й ті, й інші перестають дифундувати далі і рекомбінують в тонкому активному шарі з випусканням фотонів.

Білет 15

1. Оксидний катод, його структура і енергетична діграма

Оксидний катод в даний час набув найбільшого поширення, так як він має ряд переваг в порівнянні з катодами з чистих металів і плівковими катодами. До переваг оксидного катода відносяться:

1. велика питома емісія, що на порядок перевищує емісію вольфраму і торійованого вольфраму і складає при температурі 1100К біля 104 А/м2.

2. висока ефективність, що визначається відношенням струму емісії до потужності розжарення катода. Оксидний катод має ефективність близько 20 мА/Вт. Ефективність же вольфрамового катода близько 1 мА/Вт;

3. оксидний катод можна виготовляти у вигляді катода непрямого розжарення (з окремим вольфрамовим підігрівачем). Це забезпечує еквіпотенціальність поверхні катода, що іноді дуже важливо, а також дозволяє робити катоди з великою емісійною поверхнею.

Оксидний катод складається з металевого керна (підкладки), покритого шаром окислів лужноземельних металів. В якості керна найбільш часто використовуються нікель і вольфрам. Оксидне покриття складається з суміші BaO і SrO (двокомпонентний оксид) або BaO, SrO і CaO (трикомпонентний оксид).

Недоліки оксидного катода наступні: не може навіть короткочасно перебувати в атмосфері кисню (на повітрі), руйнується при впливі сильних електричних полів і бомбардуванні швидкими іонами, а також має меншу стабільність емісії, ніж вольфрамовий катод. Ці недоліки визначили деякі специфічні сфери застосування вольфрамового катода.

Складність структури і різноманіття фізичних процесів в оксидному катоді надзвичайно ускладнюють створення теорії його роботи і вимагають

подальших досліджень із застосуванням новітніх методів фізичного експерименту.Сучасні теорії оксидного катода побудовані на представленні оксиду як домішкового напівпровідника, тому необхідно зупинитися на деяких особливостях енергетичного стану електронного газу в діелектриках і напівпровідниках.