Діелектрична електроніка
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Діелектрична електроніка

Діелектрична електроніка, галузь фізики, що займається дослідженням і практичним вживанням явищ, пов'язаних з протіканням електричних струмів в діелектриках . Концентрація електронів провідності або яких-небудь інших вільних носіїв заряду в діелектриках ( дірок, іонів) нехтує мала. Тому до недавнього часу діелектрики в електро- і радіотехніці використовувалися лише як ізолятори (див. Електроізоляційні матеріали ). Дослідження тонких діелектричних плівок показали, що при контакті з металом в діелектрик переходять електрони або дірки, внаслідок чого в контакту в тонкому шарі діелектрика з'являються в помітній кількості вільні носії заряду. Якщо діелектрик масивний, то весь його останній об'єм діє як і раніше як ізолятор, і тому в системі металл—діелектрік—металл струм нікчемно малий. Якщо ж між двома металевими електродами помістити тонку діелектричну плівку (зазвичай 1—10 мкм ), то електрони, що емітуються з металу, заповнять всю товщу плівки і напругу, прикладену до такої системи, створить струм через діелектрик.

загрузка...

  Теоретично можливість протікання керованих емісійних струмів через діелектрик була передбачена англійськими фізиками Н. Моттом і Р. Герні в 1940. Д. е. вивчає протікання струмів, обмежених просторовим зарядом в діелектриках, при термоелектронній емісії з металів і напівпровідників, при тунельній емісії і т.д.

  Простий прилад Д. е. — діелектричний діод є сандвічем-структурою металл—діелектрік—металл ( мал. 1 ). Він багато в чому аналогічний електровакуумному діоду і тому називається аналоговим. Його випрямляюча дія обумовлена відмінністю роботи виходу електронів з електродів, виготовлених з різних металів. Для одного з електродів — витоку (аналог катода) застосовується метал, в якого робота виходу електронів в даний діелектрик мала (долі ев ); для другого (стік — аналог анода) — метал з великою роботою виходу (1—2 ев ). Тому в одному напрямі виникають значні струми, а у зворотному напрямі струми зникаюче малі. Коефіцієнт випрямлення діелектричного діода досягає значень 10 4 і вище.

  Створення діелектричного тріод-пентода пов'язане з технологічними труднощами розміщення електроду, що управляє, — затвора (аналог сітки в електровакуумному тріод-пентоді ) в тонкому шарі діелектрика між витоком і стоком. У одному типові тріод-пентода емісія відбувається з напівпровідника n , що володіє електронною провідністю, у високоомний напівпровідник р з дірковою провідністю, який грає роль діелектрика ( мал. 2 ). Низькоомні області, утворені з напівпровідника Р + з високою дірковою провідністю, виконують роль, багато в чому схожу з роллю металевих вічок сітки електровакуумного тріод-пентода. Зовнішня напруга, що подається на ці області, управляє величиною струму, що протікає між витоком і стоком.

  В іншому типові тріод-пентода ( мал. 3 ) затвор поміщений поза діелектриком CDS; його роль зводиться до зміни розподілу потенціалу в діелектриці, від чого істотно залежить величина струму. Фізична картина явищ в цих тріод-пентодах значно складніше і істотно відрізняється від протікання емісійних струмів у вакуумі. Поширення набули тріод-пентоди з ізольованим затвором МОН (металл—окисел— напівпровідник) або МДП (металл—діелектрік—полупроводник).

  В приладах Д. е. вдало поєднуються достоїнства напівпровідникових і електровакуумних приладів і відсутні багато їх недоліків. Прилади Д. е. мікромініатюрни. Створення емісійних струмів в діелектриках не вимагає витрат енергії на нагрів емітуючого електроду і не стикається з проблемою відведення тепла. Діелектричні прилади малоїнерционни, володіють хорошими частотними характеристиками, низьким рівнем шумів мало чутливі до змін температури і радіації.

  Літ.: Мотт Н., Герні Р., Електронні процеси в іонних кристалах, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1950; Адіровіч Е. І., Електричні поля і струми в діелектриках, «Фізика твердого тіла», 1960, т. 2, ст 7, с. 1410; його ж, Емісійні струми в твердих тілах і діелектрична електроніка, в сб.(збірка): Мікроелектроніка, під ред. Ф. Ст Лукина, ст 3, М., 1969, с. 393.

  Е. І. Адіровіч.

Мал. 3. Структура тріод-пентода з ізольованим затвором.

Ріс.1. Діелектричний діод, званий сандвічем-структурою.

Мал. 2. Горизонтальний розріз діелектричного тріод-пентода з вбудованою сіткою; n — напівпровідник, що володіє електронною провідністю; р — діелектрик (високоомний напівпровідник з дірковою провідністю), в який відбувається емісія електронів; P + — низькоомні області напівпровідника з дірковою провідністю, через які електрони не проходять.