2 Рис.5.12 Схема для снятия вольтамперной характеристики ионного прибора Вольтамперная характеристика газового разряда

Рассмотрим ВАХ двухэлектродного ионного прибора с холодным катодом и поясним ее ход (рис.5.13).

Участок ОА — тихий несамостоятельный разряд. При достаточной величине анодного напряжения ток достигает насыщения. Его величина зависит только от интенсивности сторонних ионизаторов и может являться мерой мощности радиоактивного излучения.

Участок АБ — появляется ударная ионизация и бомбардировка холодного катода ионами. Количество электронов и ионов растет. При некотором напряжении (оно называется напряжением зажигания, определяется видом газа, его давлением и расстоянием между электродами) ионизация становится столь сильной, что газовый разряд может осуществляться без сторонних ионизаторов.

Точке Б соответствует тихий самостоятельный разряд. На участке БВ происходит постепенный переход тихого самостоятельного разряда в тлеющий. При этом увеличение тока сопровождается сосредоточением процесса ударной ионизации в малом объеме, прилегающем к катоду.

При завершении перехода к тлеющему разряду (точка В) концентрация ионов между анодом и катодом перераспределяется так, что почти на всем промежутке образуется плазма, устанавливается постоянное значение потенциала и лишь на малом участке у катода возникает большой перепад потенциалов. Под воздействием сильного поля на этом участке положительные ионы выбивают из катода электроны, последние вызывают ударную ионизацию молекул в том же промежутке и т.д. Так как при ударной ионизации часть молекул возбуждается, то они при возвращении в исходное состояние излучают кванты света. Над рабочей поверхностью катода возникает так называемое катодное свечение.

Увеличение тока через прибор в режиме нормального тлеющего разряда происходит за счет увеличения рабочей поверхности катода. При этом внутреннее сопротивление прибора, за счет увеличения концентрации носителей, уменьшается, а напряжение на приборе остается почти неизменным: U = const (участок ВГ).

Дальнейшее увеличение тока тлеющего разряда возможно лишь за счет увеличения плотности тока. При некотором напряжении U, скорость ионов становится настолько большой, что катод разогревается до температуры, соответствующей термоэлектронной эмиссии. Тлеющий разряд переходит в дуговой (ДЕ).

Выводы по лекции

Прохождение электрического тока через газы называется газовым разрядом.

Газоразрядными (ионными) называются электровакуумные приборы с электрическим разрядом в газе или парах.

Электрический разряд в газе — это совокупность явлений, сопровождающих прохождение электрического тока через газ или пар. При таком разряде протекает несколько основных процессов: возбуждение атомов; ионизация; рекомбинация.

Ионизация атомов (или молекул газа) происходит при энергии ударяющего электрона большей, чем энергия возбуждения

Рекомбинация приводит к уменьшению числа заряженных частиц, т.е. к деионизации газа.

Теоретические вопросы для самоконтроля

1. Работа выхода

2. Виды электронной эмиссии

3. Работа выхода

4. Виды электронной эмиссии

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Бреус И. К. Электроника. Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2001.

2. Кучумов А. И. Электроника и схемотехника. Учебное пособие – М.: Гемос АРВ, 2002.

3. Опадчий Ю. Р. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс). Учебник для вузов. Телеком, 2002.

4. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники. Москва, Лаборатория базовых знаний, 2001. (электронный ресурс).

5. Пасынков В. В., Сорокин В. С. Материалы электронной техники. СПб.: Лань, 2001. (электронный ресурс).

6. Пасынков В. В. Чирикин Л. К. Полупроводниковые приборы. СПб.: Лань, 2001. (электронный ресурс).

Дополнительная

1. Кугушев А. М. Основы радиоэлектроники – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001.

2. Рекус Г. Г. Лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники. Учеб. пособие – М.: Высшая школа. – 2001.

3. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника. –М. Высшая школа, 2006.

4. Пихтин А. Н. Оптическая и квантовая электроника. Учебник для вузов / М.: Высшая школа, 2001.

5. Грабовски Б. Краткий справочник по электронике. Пер. с фр. – М.: ДМК Пресс, 2001

* В полупроводниковой технике принято измерять удельное сопротивление для 1 см³ ( 1 Ом·см = 10⁴ Ом·мм/м = 10⁶ Ом·м)

1 Напомним, что направление сил электрического поля совпадает с направлением движения помещенных в него положительных зарядов. Носители отрицательного заряда — электроны— будут двигаться в противоположном направлении.

1 Это объясняется тем, что электрон, возвращаясь в валентную зону, должен отдать не только энергию, но и импульс. Поскольку фотон не способен воспринять сколько-нибудь заметный импульс, необходимо, чтобы в процесс включалась еще третья частица — фонон, а такая комбинация встречается крайне редко.

1 Очевидно, что неподвижный электрон никогда не «встретится» с дыркой; чем больше скорость электрона, тем более вероятна такая «встреча». Что касается сечения захвата, то оно характеризует тот объем вокруг дырки, попав в который, электрон неизбежно притянется к ней, несмотря на инерцию своего движения.

1 Учитывая большую распространенность монополярной диффузии, прилагательное «монополярная» обычно опускают.

126