<A NAME="semiconductors"></A>

ПОЛУПРОВОДНИКИ

Содержание раздела:

О токах термогенерации науки.	Вода-полупроводник?
Структура тока	резерв

Тема полупроводников подробно представлена на старом сайте, а также в отдельных статьях. Поэтому здесь мы заострим внимание на отдельных фактах, представляющих большой интерес. Было проведено несколько опытов, спланированных так, чтобы ответить на часто задаваемые вопросы. В частности, -для подтверждения отсутствия тока термогенерации, подтверждения формулы для емкости полупроводника и др.

О ТОКАХ ТЕРМОГЕНЕРАЦИИ

Прежние эксперименты проводились преимущественно на кремниевых пластинах (см. фото), а также на базо-эмиттерных переходах мощных транзисторов. Теплоемкость пластин в сотни раз выше транзисторных переходов. И все же читателям казалось это неубедительным, чтобы верить в отсутствие токов термогенерации. Нужны были прямые эксперименты.

Ах, так? Ну, так получайте с многотысячным запасом.

Выбран кремниевый образец массой около 150 г. Теперь невозможно говорить о температурном влиянии на результаты измерений вплоть до амперных токов. Но здесь мы столкнулись с новой проблемой: при такой толщине образца вероятность сохранения структурной ориентации решетки практически равна нулю. Оттого вместо расчетных амперных токов с трудом получены миллиамперы. Впрочем, для данной задачи это даже к лучшему. Отношение "ток/масса" будет еще меньше.

Фокус, однако, не удался. Не в том смысле, что наши выводы оказались неправильными, а в том, что такой образец практически непригоден для исследований. Кроме того, что большой объем содержит недопустимое число дислокаций (с этим мы вроде бы смирились), большая площадь основания цилиндра не позволила получить стабильного контактирования. Плавание контактирующих площадок, помноженное на дислокации по объему, не дает возможности для сравнения результатов.

Мы сохраняем начальную задачу, однако вынуждены умерить пыл мастабирования. В качестве испытательного образца использован брусок Si 7х7х23мм (см. фото), являющийся компромиссом между размерами и стабильности измеряемых параметров.

Наконец, все пришло в норму, опыт проведен. Результат виден из рисунка ниже.

Кривая 1-напряженность 130 (В/м);Начальная мощность 0,002 Вт.
Кривая 2- напряженность 260 (В/м); Начальная мощность 0,02 Вт.
Кривая 3- напряженность 520 (В/м); Начальная мощность 0,25 Вт.
Кривая 4- (верхняя) напряженность 870 (В/м); Начальная мощность 0,8 Вт.

Отчетливо видно, что при малых мощностях рассеивания ток стабилизируется в течение 1,5-2 минут. С увеличением рассеиваемой мощности ток не стабилизируется (кривая 4). Теоретически влияние температуры на ток в полупроводнике возможно только при наличии высокой электрической напряженности. В противном случае, ток насыщения при Н=0 должен бы быть также равным нулю. Эксперименты подтверждают отсутствие токов термогенерации и независимость обратного тока (тока насыщения) диодов от температуры при малых мощностях рассеивания.
Выход на участок стабилизации представляет выравнивание плотности электронов под действием приложенной напряженности.Таким способом электроны создают градиент потенциалов как попытка компенсировать напряженность поля.

вверх

ВОДА - ПОЛУПРОВОДНИК?

Одноразовый шприц использован как переменный конденсатор. Одной обкладкой служит металлизированная поверхность поршня, а другой- подвижный электрод, стержень от которого выведен через отверстие для иглы.
Таким способом удается регулировать емкость воды в шприце до 4,5 мкФ.

Расхождение с расчетным значением емкости до 35% следует признать удовлетворительным, учитывая влияние примесей воды.

вверх

4. СТРУКТУРА ТОКА

Целью данного эксперимента ставилось подтверждение своеобразной "структуры" тока. Правильнее говорить о наличии связи тока со структурой полупроводника. Если в металлах для получения значительных токов требуется очень малая напряженность поля, то в полупроводниках это далеко не так. Потенциал электрода наделяет окружающие электроны половиной энергии соответствующего знака, отчего возникает изменение плотности зарядов в теле полупроводника. Этот процесс называют "насасыванием" или "рассасыванием" "основных" или "неосновных" носителей. Всё гораздо проще- создание градиента концентрации электронов.

Для этой цели потребовался специальный прибор, регистрирующий малые токи. Полупроводник должен иметь достаточно большую длину. А если вспомнить проблемы, связанные с этим, станет понятно, что прибор должен обладать очень высокой чувствительностью. Такой прибор был разработан и изготовлен(фото справа)

Время, необходимое для заполнения полупроводника дополнительным зарядом значительное и зависит от объема полупроводника, а также величины скачка электрической напряженности. В этом отрезке времени наблюдается рост тока в полупроводнике. При достаточно большой напряженности рост тока в цепи продолжается долго и почти линейно

Габариты датчика тока (ширина 20мм) не позволяли провести точные измерения, но и оценочный график (рис.справа) свидетельствует о правильности наших выводов.
Результат прекрасный! Провал тока вблизи выводов полупроводникового образца не менее 2%. От изменения формы тока показания не изменялись.

Ниодна современная теория не может объяснить этого.

На главную!