Диэлектрик полупроводник

МИНИ-ЭВМ - то же, что малая ЭВМ. МИНОИСКАТЕЛЬ - прибор для обнаружения мин, установленных в грунте, снегу или под водой. Существуют М., реагирующие на металлич. детали мины (индукционные), и М., реагирующие на разницу диэлектрич. проницаемости грунта и мины, не имеющей металлич. деталей. М. обычно состоит из искат. устройства (в виде рамки, пластины, цилиндра), генератора электрич. колебаний, индикатора (звукового, визуального и др.), источников электрич. тока и др. деталей. Впервые М. был создан в СССР в 1934 воен. инж. Б.Я. Кудымовым.

ПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ - соединение деталей, образующих кинематические пары (напр., вал в подшипнике, винт в гайке и т.д.), т.е. соединение, допускающее перемещение составных частей изделия. подвижной СОСТАВ - совокупность средств передвижения автомоб., ж.-д. и др. видов транспорта. П.с. автомоб. транспорта, напр., состоит из автомобилей, прицепов и полуприцепов; ж.-д. транспорта - из вагонов и тяговых самоходных единиц (локомотивов, моторных вагонов и др.). подвижность носителей тока - отношение ср. скорости упоря-доч. (направл.) движения носителей тока (электронов, ионов, дырок], возникающего под действием электрич. поля, к напряжённости этого поля; характеризует электрич. св-ва проводников и полупроводников. В газе П. ионов и электронов обратно пропорциональна давлению газа, массе частиц и их ср. скорости; П. электронов в несколько тысяч раз превосходит П. ионов. В твёрдом теле П. электронов проводимости и дырок зависят от процессов их рассеяния на примесных атомах, дефектах и тепловых колебаниях решётки. В растворах П. ионов определяется ф-лой U=F-u, где F - постоянная Фарадея, и - скорость движения иона (в см/с) при напряжённости электрич. поля 1 В/см; зависит от природы иона, а также от темп-ры, диэлектрич. проницаемости, вязкости и концентрации р-ра.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ - хар-ка проводника (системы проводников); его способность удерживать, электрич. заряд. Э.ё. уединённого проводника наз. физ. величина С=О/ф, где О и ф - заряд и потенциал проводника относительно бесконечно удалённой точки. Э.ё. зависит от формы и размеров проводника и от диэлектрической проницаемости среды. Взаимной Э.ё. двух проводников наз. физ. величина, равная отношению электрич. заряда, к-рый переносится с одного проводника на другой, к возникающему при этом изменению разности их электрич. потенциалов. В частности, Э.ё. конденсатора С= Q/(q>i -92), где О -заряд конденсатора, a 2 - потенциалы его обкладок. Взаимная Э.ё. двух проводников зависит от их формы, размеров, взаимного расположения и от диэлектрич. проницаемости среды между ними. Измеряется (в СИ) в фарадах (Ф). ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, электромашин а, - машина, в к-рой происходит преобразование механич. энергии в электрическую (генератор), либо электрич. энергии в механическую (двигатель), либо электрич. энергии с одними параметрами (напряжением, частотой и т.д.) в электрическую с др. параметрами (напр., преобразователь частоты). См. Двигатель электрический, Электромашинный генератор тока, Преобразователь тока электромашинный.

ТРОПОСФЕРНАЯ РАДИОСВЯЗЬ — дальняя (на расстояния до 600—1000 км) радиосвязь на частотах 100—850U МГц. Осуществление Т. р. возможно по естеств. волноводам, образующимся в тропосфере из-за неоднородности диэлектрич. проницаемости

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ — электрическая хар-ка проводника или системы проводников. Э. ё. уединённого проводника наз. физ. величина С, равная отношению электрич. заряда, к-рый сообщается уединённому проводнику, к его электрич. потенциалу: С=<;/ф, где q и ф — заряд и потенциал проводника. Э. ё. зависит от формы и размеров проводника и от диэлектрической проницаемости среды. Взаимной Э. ё. двух проводников наз. физ. величина, равная отношению электрич. заряда, к-рый переносится с одного проводника на другой, к возникающему при этом изменению разности их электрич. потенциалов. В частности, Э. ё. конденсатора С=д/(ф!—ф2), где q — заряд конденсатора, а чн и фг — потенциалы его обкладок. Взаимная Э. ё. 2 проводников зависит от их формы, размеров, взаимного расположения и от диэлектрич. проницаемости среды. В Междунар. системе единиц (СИ) Э. ё. выражается в Ф (фарадах), а в системе СГС— в см.

характеризующая электрич. поле. В Междунар. системе единиц (СИ) Э. с. равно геом. сумме напряжённости электрического поля Е, умноженной на электрическую постоянную во, и вектора поляризации Р (см. Поляризация диэлектриков)'. D = е0Е + Р. Если среда изотропна, то D = ее0Е, где ? — диэлектрическая проницаемость среды. Э. с. выражается в Кл/м2. В системе единиц СГС Э. с. D — Е -)- 4пР и для изотропной среды D = eE. Во многих случаях, напр, если однородный и изотропный диэлектрик заполняет всё пространство, где имеется электрич. поле, или часть его, ограниченную эквипотенциальными поверхностями, Э. с. не зависит от диэлектрич. проницаемости е и совпадает с Э. с. в этой же точке для электрич. поля, создаваемого в вакууме той же системой свободных зарядов. См. также Поток смещения.

Наиболее совершенными диэлектриками для высокочастотной техники являются полистирол, полиэтилен, фторопласт-4 и др. Тангенс угла диэлектрич. потерь этих материалов при 10" щ колеблется от 2-10~* до 5 • 10 - *, диэлектрич. проницаемость 1,9— 2,6, электрическая прочность 20—40 кв/мм, уд. объемное сопротивление 10s—10IS ом-см. При переменном напряжении большое значение диэлектрич. проницаемости нежелательно, так как растут диэлектрич. потери; увеличение емкости радиоконденсаторов, наоборот, требует макс, значения этого показателя. У II величина е регулируется степенью пористости материала(у пеноплас-тов меняется вплоть до 1,01), содержанием и составом наполнителей. В зависимости от напряжения, частоты, темг-ры, влажности,, механич. нагрузки, технологич. и конструктивных особенностей применяются различные виды полимерных и неорганич. материалов или их сочетания. Из радиопрозрачных материалов (ненопласты, соты и стек-лотекстолиты) изготовляют обтекатели радиолокационных станций, поверхностных антенн самолетов и ракет, воспринимающие

Частотная и температурная зависимости диэлектрич. проницаемости и тангенса угла диэлектрич. потерь tg6 для П. качественно такие же, как для др. диэлектриков. Для П. установлено два типа диэлектрич. потерь, соответствующих двум типам кине-

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ — диэлектрич. материалы, обладающие в определ. области темп-р самопроизвольной поляризацией (не вызванной внешним полем). Получили свое наименование от сегнетовой соли, у к-рой впервые были обнаружены св-ва, характерные для данного класса диэлектриков (аномально высокие значения диэлектрич. проницаемости, резко выраженная зависимость диэлектрич. проницаемости и диэлектрич, потерь от темп-ры, напряженности поля и частоты). С. отличаются также заметным гистерезисом при поляризации внешним полем, деформацией при поляризации и рядом др. св-в. Самопроизвольная поляризация устанавливается в С. под влиянием внутреннего поля путем согласования взаимного расположения диполей и наблюдается в нек-рых кристаллич. веществах, лишенных центра симметрии (сегнетова соль, титанат бария и др.).

У С. е сильно изменяется с изменением напряженности поля, подобно магнитной проницаемости ферромагнетиков. С. роднит с ферромагнетиками и гистерезисная петля зависимости заряда от приложенного к обкладкам сегнетоконденсатора напряжения, аналогичная кривой пере-магничивания. Время установления поляризации в сегнетоэлектрич. области темп-р заметно больше, чем при др. темп-pax, и в сильной степени зависит от напряженности поля. Вследствие этих аналогий свойств с ферромагнетиками С. за рубежом нередко называют ферроэлек-триками. Насыщение поляризации наступает при почти полной ориентации дипольных моментов в соответствии с полем. При возникновении спонтанной поляризации в точке Кюри, а также при изменении внешнего электрич. поля наблюдается деформация образца — электрострикция. Поляризованные С. в сегнетоэлектрич. области темп-р являются пьезоэлектриками. Потери С. обусловлены как токами утечки, так и электрострикционными деформациями. Выше или ниже сегнетоэлектрич. области вещество ведет себя как обычный диэлектрик—• исчезает доменная структура и зависимость е от Е. Темп-pa перехода из сегнетоэлектрич. в несегнетоэлектрич. состояние наз. точкой Кюри (9). В точке Кюри осуществляется переход из одной кристаллографии, модификации вещества в другую. Для точки Кюри характерен максимум в температурном ходе диэлектрич. проницаемости. Ввиду низкой механич. прочности, малого температурного интервала пьезосвойств, плохой влагостойкости и др. недостатков применение сегнетовой соли в качестве С. крайне ограничено. В основном применяется сегнетокерамика (см. Керамические радиотехнические материалы), для к-рой характерна достаточная механич. прочность, тепло- и влагостойкость, возможность широкого изменения св-в в зависимости от состава и технологич. режима получения материала. Диэлектрич. проницаемость е порядка 400—20 000 может мало или весьма резко изменяться с изменением напряженности поля и темп-ры. Она резко снижается при частотах выше 109 гц. Тангенс угла диэлектрич. потерь порядка (20 -4- 2000)-10~4, по мере приближения к точке Кюри уменьшается. Он также зависит от напряженности поля. Электрич. прочность ?„р=2—6 кв/мм.

СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ КОНСТРУКЦИОННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ -слоистые пластики на основе стеклянной ткани и полимерных связующих; обладают хорошими радиотехнич. св-вами (малыми диэлектрич. потерями при высоких частотах электромагнитного поля и стабильными значениями диэлектрич проницаемости). Наиболее широко в качестве связующих применяют полиэфирные, модифицированные фенолформальде-гидные и кремнийорганич. смолы, реже эпоксидные. Стеклоткани для этих материалов изготовляют из стекла с содержанием щелочей не более 0,7%.

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР — полупроводниковый прибор, в к-ром сила тока изменяется в результате действия перпендикулярного току электрич. поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в П. т, рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие транзисторы наз. у н и-полярными(в отличие от биполярных). Различают гл. обр. П. т. с управляющим р — п-пере-ходом, переходом металл — полупроводник и с металлич. управляющим электродом, изолир. тонким слоем диэлектрика, со структурой типа МДП (металл — диэлектрик — полупроводник). П. т. могут иметь высокие входное (до 1000 ТОм) и выходное (до 1 МОм) сопротивления по пост, току, малую инерционность, высокий частотный предел (>40 ГГц). Применяются в усилителях электрич. колебаний, измерит., счётных и переключающих устройствах и т. д. Др. назв. П. т.— канальный.

средством электрич. поля, создаваемого напряжением входного сигнала. Управляющим электродом (затвором) могут служить р — n-переход и структура «металл — диэлектрик — полупроводник».

Изменять заряжение поверхностности полупроводника можно посредством внешнего электрического поля. На рис. 8.34, а приведена принципиальная схема прибора, предназначенного для этой цели. На одну сторону полупроводниковой пластины Я напыляется омический контакт Э, второй электрод М прижимается к противоположной стороне пластины через тонкий слой диэлектрика Д. На электроды подается внешняя разность потенциалов от источника V. Меняя величину и знак потенциалов на электродах Э и М, можно в широких пределах изменять величину и знак заряда, индуцируемого-на поверхности полупроводника, прижатой к электроду М. На рис. 8.34, б показан изгиб зон у поверхности n-полупроводника и. обогащение приповерхностного слоя электронами, вызванное внешним полем и приводящее к повышению поверхностной проводимости полупроводника. При противоположной полярности поля в приповерхностном слое полупроводника возникает обеднение (рис. 8.34, в) и инверсия (рис. 8.34, г).

Структуру, изображенную на рис. 8.34, а, состоящую из слоев металл — диэлектрик — полупроводник, называют МДП-струк-турой. Часто в качестве слоя диэлектрика в ней используется пленка окисла (SiO2, A12O3 и др.), на которую напыляется тонкая металлическая пленка ./И. В этом случае структуру называют МОП-структурой.

Основными базовыми элементами интегральных схем, включая большие и сверхбольшие схемы, являются структуры металл-диэлектрик—полупроводник. В качестве перспективных материалов для диэлектрического слоя, толщина которого составляет около

Монокристаллический кремний в слитках (ГОСТ 19658—81, ОКП 17 . 7930), предназначенный для приготовления пластин-подложек, используемых в производстве эпитаксиальных •структур и структур металл—диэлектрик—полупроводник, легированный бором (Б) (марки ЭКДБ), изготовляют дырочного типа электрической проводимости (Д), и легированный фосфором (Ф) (марки ЭКЭФ) или сурьмой (С)

2.2. Структуры металл-диэлектрик-полупроводник.............. 114

2.2. Структуры металл-диэлектрик-полупроводник

Вполне реальными для широкого практического освоения в ближайшем будущем являются процессы получения высококачественных монокристаллических слоев кремния, арсенида галлия и других полупроводниковых материалов на изолирующих (в том числе некристаллических) подложках большой площади, а также процессы эпитаксиального выращивания многослойных гетерокомпозиций типа металл—диэлектрик-полупроводник. В последнем случае, помимо традиционных эпитаксиальных технологий, целесообразно использовать интенсивно разрабатываемые в последние годы процессы создания скрытых проводящих и диэлектрических слоев, путем высокодозовой ионной имплантации («ионного синтеза») и последующего термического отжига. Успешная реализация последних требует детального исследования закономерностей дефектообразования и механизма протекающих процессов на различных этапах «ионного синтеза» и последующей твердотельной эпитаксии. Пока такого рода исследования проводятся в основном в применении к кремнию. На очереди другие важнейшие полупроводниковые материалы.

2.2. СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК

Увеличение степени интеграции изделий микроэлектроники обусловливает необходимость повышения их надежности, что неразрывно связано с совершенствованием методов производственного контроля интегральных схем. Достигнутый уровень развития технологии, высокая интеграция и надежность ИС и БИС на основе кремния указывают на то, что в качестве основного материала для изготовления интегральных схем на ближайшие 10-15 лет останется кремний. Основными базовыми элементами И С и БИС будут являться структуры металл—диэлектрик-полупроводник (МДП) с диэлектрическими слоями на основе термической двуокиси кремния. Увеличение степени интеграции микросхем обеспечивается уменьшением длины каналов и толщины подзатвор-