Билет № 13

1. Токи смещения и электропроводность диэлектриков..

Поляризационные процессы смещения любых зарядов в веществе, протекая во времени до момента установления и получения равновес­ного состояния, обусловливают появление поляризационных токов, или токов смещения в диэлектриках. Токи смещения настолько кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором. Токи смещения при различных видах замедленной поляризации называют абсорб­ционными токами (или токами абсорбции) I_аб. При постоянном напряжении абсорбционные токи, меняя свое направление, проходят только в периоды включения и выключения напряжения. При переменном напряжении они имеют место в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов приводят к возникнове­нию небольших токов сквозной электропроводности (или сквозных то­ков).

Таким образом, полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму плотностей токов абсорбци­онного и сквозного:

. У твердых изоляционных материалов различают объемную и по­верхностную электропроводности. Для сравнительной оценки объемной и поверхностной электропро­водности разных материалов используют также удельное объемное и удельное поверхностное сопротивления. Удельное объемное сопротивление численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно выделенного из исследуемого материа­ла, если ток проходит через две противоположные грани этого куба; выражают в Ом*м; 1 Ом-м = 100 Ом*см. Удельное поверхностное сопротивление численно равно со­противлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через две противоположные стороны этого квадрата ( выра­жают в омах): , где Rs — поверхностное сопро­тивление образца материала между параллельно поставленными элек­тродами шириной d, отстоящими друг от друга на расстоянии l:

- Рис (1 – электроды, 2 – поверхность образца).

Электропроводность твердых диэлектриков

Электропроводность твердых тел обусловлена как передвижением ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана наличием свободных электронов. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества на электроды. При электронной электропроводности это явление не наблюдается.

В процессе прохождения электрического тока через твердый диэлектрик содержащиеся в нем ионы примесей могут частично удаляться, выделяясь на электродах; последнее с течением времени приводит к уменьшению проводимости и тока.

В твердых диэлектриках ионного строения электропроводность обусловлена главным образом перемещением ионов. вырываемых из решетки под влиянием флуктуации теплового движения.

2. Основные свойства германия и кремния. Практическое использование в радиоэлектронике.

Физико-химические и электрические свойства. Чистый германий обладает металлическим блеском, характеризуется относительно высо­кими твердостью и хрупкостью. Подобно кремнию он кристаллизуется в структуре алмаза, элементарная ячейка которого содержит восемь атомов. Кристаллическую решетку типа решетки алмаза можно рассматривать как наложение двух кубических гранецентрированных решеток, сдвинутых друг относительно друга в направлении объемной диагонали на четверть се длины. Каждый атом решетки на­ходится в окружении четырех ближайших соседей, расположенных в вершинах правильного тетраэдра. Для изготовлении полупроводниковых приборов применяют гер­маний с определенными добавками электрически активных примесей.

Применение германия. На основе германия выпускается широкая номенклатура приборов самого различного назначения и, в первую очередь, диодов и транзисторов. Особенно широкое распространение получили выпрямительные плоскостные диоды и сплавные биполяр­ные транзисторы. Недостат­ком германиевых диодов являются невысокие допустимые обратные напряжения. Германиевые транзисторы могут быть низкочастотными и высокочастотными, мощными и маломощными. Германий используется также для создания диодов, варикапов, фототранзисторов и фотодиодов. Благодаря относительно высокой подвижности носителей заряда германий применяют для изготовления датчиков.

В противоположность германию, кремний является одним из самых распространенных элементов в земной коре, где его содержится 29.5% (по массе). Физико-химические и электрические свойства. Кремний кристал­лизуется в структуре алмаза с несколько меньшим, чем у германия, периодом идентичности кристаллической решетки. Меньшие, чем у германия, расстояния между атомами в решетке обусловливают более сильную ковалентную химическую.

Применение кремния. Кремний является базовым материалом при изготовлении пленарных транзисторов и интегральных микросхем. Полупроводнико­вые интегральные микросхемы, отличающиеся очень малыми размерами и сложной конфигурацией активных областей, нашли особенно широ­кое применение в приемно-усилительной аппаратуре и вычислительной технике. Из кремния изготавливают выпрямительные, импульсные и СВЧ-диоды, биполярные тран­зисторы, полевые транзисторы и приборы с зарядовой связью. Из кремния изготавливают большинство стабилитронов и тиристо­ров.