Теория биполярного транзистора с учетом строения твердого тела и наличия отрицательных ионов. Часть 1. Строение полупроводникового твердого тела, легированного мышьяком и индием

Биполярные транзисторы в электронике являются основной элементной базой. Развитие этой базы осуществлялось преимущественно опытным путем. Для обоснования работы транзистора применялись качественные представления в виде двойного р–n перехода вида р–n–p или n–p–n проводимости. При таком обосновании многие свойства работающего полупроводникового транзистора оставались за пределами их четкого представления. Поэтому в настоящей работе рассмотрено устройство биполярного транзистора с учетом строения твердого тела полупроводниковой основы и взаимодействия с поверхностью твердого тела атомов в виде отрицательных ионов. На основании анализа данных, полученных туннельным микроскопом, поверхность твердого тела покрыта мономолекулярной пленкой, а сам кристалл полупроводниковой основы сформирован положительно заряженными атомами и находится под мономолекулярной пленкой. Молекулярная пленка формируется поверхностными кластерами, а кристалл – объемными кластерами. Взаимодействие поверхностных кластеров создает пористую структуру молекулярной пленки. Через эти поры виден кристалл твердого тела. Примеси в виде отдельных молекул на поверхность кристалла проникают через отверстия в молекулярной пленке, сформированные в виде столбообразных пустот. На поверхности кристалла молекулы примеси вследствие обменного взаимодействия диссоциируют на отдельные атомы, которые в свою очередь также вследствие обменного взаимодействия превращаются в отрицательные ионы. Конкретно рассмотрено легирование поверхности полупроводникового кристалла германия или кремния молекулами мышьяка и индия. После распада молекул на атомы в столбообразных пустотах происходит их превращение в отрицательные ионы, которые блокируют проникновение других
молекул в эти пустоты.

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

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

3. Гладков, Л. Л. Физические основы электроники: учеб. пособие / Л. Л. Гладков, И. Р. Гулаков, А. О. Зеневич. Минск: Белорусская государственная академия связи, 2017. 227 с.

4. 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.

5. Binning, G. Scanning Tunneling Microscopy / G. Binning, H. Rohrer // Helvetica Physica Acta. 1982. Vol. 55, No 6. P. 726–735. https://doi.org/10.5169/seals-115309.

6. Гречихин, Л. И. Исследования поверхностного слоя кремния с напылением индия / Л. И. Гречихин, Ю. Шмермбекк. Берлин: Lambert. Academic Publishing, 2015. 80 c.

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

8. Гречихин, Л. И. Формирование p и n-проводимости отрицательными ионами / Л. И. Гречихин // Авиационный вестник. 2022. № 6. С. 8–16.

9. Gretchikhin, L. I. Formation of p-n-Conductivity in Semiconductors / L. I. Gretchikhin // Journal Military Technical Courier Scientific Periodical of the Ministry of Defence of the Republic of Serbia. 2018. Vol. 66, No 2. Р. 304–321.

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

11. Гречихин, Л. И. Наночастицы и нанотехнологии / Л. И. Гречихин. Минск: Право и экономика, 2008. 406 с.

12. Месяц, Г. А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга / Г. А. Месяц. М.: Наука, 2000. 424 с.

13. Месяц, Г. А. Эктоны в электрических разрядах / Г. А. Месяц // Письма в ЖЭТФ. 1993. Т. 57, вып. 2. С. 88–90.

14. Месяц, Г. А. Эктон – лавина электронов из металла / Г. А. Месяц // УФН. 1995. Т. 165, № 6. С. 601–626. https://doi.org/10.3367/UFNr.0165.199506a.0601.

15. Гречихин, Л. И. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов металл– полупроводник. Ч. 1: Формирование токов проводимости и токов смещения на p–n переходе / Л. И. Гречихин // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2025. Т. 68, № 3. С. 209–229. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-3209-229.

16. Гречихин, Л. И. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов металл– полупроводник. Ч. 2: Вольт-амперные характеристики диодов металл–полупроводник / Л. И. Гречихин // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2025. Т. 68, № 4. С. 291–310. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-4-291-310

17. 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.