Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов металл – полупроводник. Часть 2 Вольт-амперные характеристики диодов металл – полупроводник

Вольт-амперные характеристики разных диодов и стабилитронов получены опытным путем и существенно отличаются от опыта к опыту. Как правильно обосновать причину таких отличий, неясно. В этой связи возникла проблема в разработке теоретических основ производства такого вида техники на достаточно обоснованной теоретической базе с учетом последних достижений в электротехнике и электронике. В результате рассмотрен процесс формирования токов проводимости и токов смещения в контакте металл – полупроводник. В качестве металла применен алюминий, а в качестве полупроводника – германий и кремний. При прямом приложенном внешнем напряжении разработана теория расчета вольт-амперных характеристик германиевого и кремниевого диодов. Показано, что энергия сродства атомов полупроводниковых материалов на катоде несколько возрастает вследствие связи отрицательных ионов с электрическими диполями атомов поверхностного слоя молекул алюминия внутри столбообразной пустоты и при этом формируется электрический ток проводимости путем движения электронов от катода к аноду. Концентрация электронов вследствие ионизации отрицательных ионов определяется не температурой непосредственно диода, а уменьшенной температурой электронного газа внутри алюминия вследствие преодоления контактной разности потенциалов на p–n переходе. На аноде происходит последовательное накопление отрицательного заряда электронов, что определяет превращение тока проводимости в ток смещения, так как энергия электронов в этом случае не превышает энергию работы выхода из кристалла алюминия. При обратном приложенном напряжении величина энергии сродства отрицательных ионов атомов примеси у анода остается прежней вследствие ионизации отрицательных ионов с учетом возрастания температуры электронного газа на p–n переходе с возникновением тока смещения. Электрический ток проводимости возникает с кристалла алюминия, выполняющего роль катода, внутри столбообразной пустоты вследствие термоавтоэлектронной эмиссии. Ток проводимости у анода превращается в ток смещения, который поступает во внешние электрические провода. Внутренние стенки столбообразной пустоты являются хорошим диэлектриком и поэтому хорошо проводят ток смещения внутри столбообразной пустоты. Ток проводимости в этом случае выполняет роль усилителя результирующего электрического тока.

1. Gretchikhin, L. I. Formation of Negative Ions on the Surface of a Solid Body and Their Influence on the Thermoelectronic and Autoelectronic Emission of Free Electrons / L. I. Gretchikhin // American Journal of Scientific Research. 2019. Vol. 5, No 3. Р. 47–55. https://doi.org/10.11648/j.ajasr.20190503.11.

2. Жеребцов, И. П. Основы электроники / И. П. Жеребцов. Л.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

3. Забродин, Ю. С. Промышленная электроника: учеб. для вузов / Ю. С. Забродин. М.: Альянс, 2013. 496 с.

4. Гладков, Л. Л. Физические основы электроники: учеб. пособие / Л. Л. Гладков, И. Р. Гулаков, А. Зеневич. Минск: Белорус. гос. академия связи, 2017. 227 с.

5. Гречихин, Л. И. Удельное электрическое сопротивление при токах проводимости и токах смещения / Л. И. Гречихин // Авиационный вестник. 2023. № 9. С. 10–21.

6. Gretchikhin, L. I. Formation of p-, n-Conductivity in Semiconductors / L. I. Gretchikhin // Military Technical Courier Scientific Periodical of the Ministry of Defence of the Republic of Serbia. 2018. Vol. 66, No 3. P. 304–321.

7. Гречихин, Л. И. Формирование р-, n-проводимости и p–n перехода / Л. И. Гречихин // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. Т. 14, №5. С. 231–238.

8. Гречихин, Л. И. Формирование p- и n-проводимости отрицательными ионами / Л. И. Гречихин // Авиационный вестник. 2023. № 6. С. 8–16.

9. Физические величины: справ. / А. И. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский [и др.]; под ред. И. С. Григорьева, Е. Д. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

10. Радциг, А. А. Справочник по атомной и молекулярной физике / А. А. Радциг, Б. М. Смирнов. М.: Атомиздат, 1980. 240 с.

11. Gretchikhin, L. Built-in and Induced Electric Dipole Moments in Complex Atomic Systems and in the Diatomic Molecules / L. Gretchikhin // Авиационный вестник. 2020. No 2. Р. 28–34.

12. Гречихин, Л. И. Аллотропия в металлах и ее влияние на работу теплового двигателя / Л. И. Гречихин, Н. Г. Куць // Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний збірник наукових праць. Донецьк: ДонНТУ. 2011. Вип. 42. С. 83–89.

13. Гречихин, Л. И. Взаимодействие напыляемых частиц с поверхностью твердого тела / Л. И. Гречихин, Ю. Шмермбекк // Авиационный вестник. 2021. № 5. С. 21–28.

14. Исследования поверхностного слоя кремния с напылением индия / Л. И. Гречихин, Ю. Шмермбекк, Г. Ф. Лепин [и др.]. Берлин: Lambert. Academic Publishing, 2015. 80 c.

15. Binning, G. Scanning Tunneling Microscopy / G. Binning, H. Rohrer // Helv. Phys. Acta. 1982. Vol. 55, No 6. Р. 726–735.

16. Кластерная структура кремния и конструкция его поверхности / Л. И. Гречихин, С. Д. Латушкина, В. М. Комаровская [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015, № 9. C. 5–10.

17. Гречихин, Л. И. Физика наночастиц и нанотехнологий. Общие основы, механические, тепловые и эмиссионные свойства / Л. И. Гречихин. Минск: Технопринт, 2004. 399 с.

18. Гречихин, Л. И. Физика. Электричество и магнетизм. Современная электродинамика / Л. И. Гречихин. Минск: Право и экономика, 2008. 302 с.

19. Эмиссионный портрет поверхности упрочняющего конструкционного материала / Ю. Шмермбекк, Д. Б. Мигас, А. И. Гутковский [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. 2020. № 3. C. 136–143.