Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах
Предлагается при разработке аппаратуры предварительно оценивать стабильность работы полупроводниковых датчиков в диапазоне пониженных температур.
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53790 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах / А.Г. Головко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53790 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Головко, А.Г. 2014-01-27T18:03:53Z 2014-01-27T18:03:53Z 2004 Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах / А.Г. Головко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53790 Предлагается при разработке аппаратуры предварительно оценивать стабильность работы полупроводниковых датчиков в диапазоне пониженных температур. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Проектирование. Конструирование Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах Зміни низькочастотних шумів у р-п-переходах при низьких температурах Changes low-frequency noise in p-n-junctions at low temperatures Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| spellingShingle |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах Головко, А.Г. Проектирование. Конструирование |
| title_short |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| title_full |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| title_fullStr |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| title_full_unstemmed |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| title_sort |
изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах |
| author |
Головко, А.Г. |
| author_facet |
Головко, А.Г. |
| topic |
Проектирование. Конструирование |
| topic_facet |
Проектирование. Конструирование |
| publishDate |
2004 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Зміни низькочастотних шумів у р-п-переходах при низьких температурах Changes low-frequency noise in p-n-junctions at low temperatures |
| description |
Предлагается при разработке аппаратуры предварительно оценивать стабильность работы полупроводниковых датчиков в диапазоне пониженных температур.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53790 |
| citation_txt |
Изменения низкочастотных шумов в р-n-переходах при низких температурах / А.Г. Головко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2004. — № 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT golovkoag izmeneniânizkočastotnyhšumovvrnperehodahprinizkihtemperaturah AT golovkoag zmíninizʹkočastotnihšumívurpperehodahprinizʹkihtemperaturah AT golovkoag changeslowfrequencynoiseinpnjunctionsatlowtemperatures |
| first_indexed |
2025-11-26T00:17:33Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:17:33Z |
| _version_ |
1850597708024250368 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
10
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
10.09 2003 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ
(ÖÊÁ "Ðèòì", ã. ×åðíîâöû)
Ê. ô.-ì. í. À. Ã. ÃÎËÎÂÊÎ
Óêðàèíà, ã. Õåðñîí, ÍÏÔ «Àðòóð»
E-mail: argo_m@ukr.net
ÈÇÌÅÍÅÍÈß ÍÈÇÊÎ×ÀÑÒÎÒÍÛÕ ØÓÌΠ p�n-ÏÅÐÅÕÎÄÀÕ
ÏÐÈ ÍÈÇÊÈÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÀÕ
Ïðåäëàãàåòñÿ ïðè ðàçðàáîòêå àïïàðà-
òóðû ïðåäâàðèòåëüíî îöåíèâàòü ñòà-
áèëüíîñòü ðàáîòû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
äàò÷èêîâ â äèàïàçîíå ïîíèæåííûõ òåì-
ïåðàòóð.
Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå îòå÷åñòâåííîé ýëåêòðîííîé
òåõíèêè, íåñîìíåííî, áóäåò ñîïðîâîæäàòüñÿ óñêîðåí-
íûì îñâîåíèåì îáëàñòè ðàáîòû äàò÷èêîâ è ýëåêòðîí-
íîé àïïàðàòóðû ïðè ïîíèæåííûõ è êðàéíå íèçêèõ òåì-
ïåðàòóðàõ. Îäíàêî ðàçðàáîò÷èêè àïïàðàòóðû åùå íå ðàñ-
ïîëàãàþò ïîëíûìè äàííûìè î òåìïåðàòóðíûõ çàâèñè-
ìîñòÿõ øóìîâûõ ñâîéñòâ âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ ïðèìå-
íÿåìûõ äàò÷èêîâ. Âìåñòå ñ òåì ýòè çàâèñèìîñòè â çíà-
÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò ñòàáèëüíîñòü ðàáîòû,
÷óâñòâèòåëüíîñòü è ïîìåõîçàùèùåííîñòü ñèñòåìû è
äîëæíû áûòü èçâåñòíû. Ïîýòîìó íà ïðèìåðå òåìïåðà-
òóðíûõ èññëåäîâàíèé ôëóêòóàöèé, âîçíèêàþùèõ â ïðÿ-
ìîñìåùåííûõ p�n-ïåðåõîäàõ, ïðåäëàãàåì ðàçðàáîò÷è-
êàì ïðîâîäèòü ñâîé îöåíî÷íûé àíàëèç âîçìîæíûõ ïðî-
ÿâëåíèé øóìîâ èñïîëüçóåìûõ èìè äàò÷èêîâ.
 ðàáîòàõ [1, 2] ðàñêðûòà ôóíêöèÿ ïðåîáðàçîâà-
íèÿ ôëóêòóàöèè ïðîâîäèìîñòè äàò÷èêà Su(f) ñ íåëè-
íåéíîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé (ÂÀÕ) âî
ôëóêòóàöèþ ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ. Àíàëîãè÷íûå ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû íàìè íà
äèîäå, èçãîòîâëåííîì èç àðñåíèäà ãàëëèÿ, â òåìïå-
ðàòóðíîì äèàïàçîíå 78�300 Ê. Ïî äàííûì ðàçðà-
áîò÷èêîâ äèîäîâ, êîíöåíòðàöèÿ äîíîðîâ â n-îáëàñòè
(Te) ñîñòàâëÿëà n=4·1017 cì�3, àêöåïòîðîâ â p-îáëàñ-
òè (Zn) � p=2·1018 cì�3. Ïëîùàäü ïåðåõîäà áûëà áëèç-
êîé 1 ìì2. Òîê íàñûùåíèÿ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
ñîñòàâëÿë 3,7 ìêÀ.  êà÷åñòâå øóìîâîãî ïàðàìåòðà
èçìåðÿëàñü ñðåäíåàðèôìåòè÷åñêàÿ âåëè÷èíà ôëóêòó-
àöèé ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ <δu(t)> íà ÷àñòîòå 700 Ãö
â ïîëîñå ÷àñòîò 70 Ãö. Îí ïåðåñ÷èòûâàëñÿ â «òåêóùèé
ñïåêòð» Su(f), êàê ýòî îïèñàíî â ðàáîòå [1].
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåí ãðàôèê òîêîâîé çàâèñèìî-
ñòè øóìîâ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Íà íåì ãîðè-
çîíòàëüíîé øòðèõîâîé ëèíèåé îòìå÷åí óðîâåíü øó-
ìîâ âõîäíûõ êàñêàäîâ óñèëèòåëÿ, êîòîðûé âû÷èòàë-
ñÿ èç ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé. Õàðàêòåð òîêîâîé çàâè-
ñèìîñòè ôëóêòóàöèé ïîëíîñòüþ ñîâïàäàåò ñ ïîëó÷åí-
íîé çàâèñèìîñòüþ äëÿ áàðüåðîâ Øîòòêè (ñì. ðèñ. â
[1]). Îí ñîîòâåòñòâóåò íàéäåííîé íàìè [2, ô-ëà (3)]
ôóíêöèè ïðåîáðàçîâàíèÿ ôëóêòóàöèè ýëåêòðîïðîâîä-
íîñòè δg(t) îáðàçöà âî ôëóêòóàöèþ íàïðÿæåíèÿ δu(t):
δu(t)=�δg(t)rdU, (1)
ãäå rd � äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöà,
U � ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà íåì.
Êàê èçâåñòíî [3], â ìåòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ ñíè-
æåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ øóìîâ.
Îäíàêî äëÿ íàøåãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî îáðàçöà ñíè-
æåíèå ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû îò êîìíàòíîé äî àçîòíîé
ïðèâåëî ê ñîâåðøåííî íåîæèäàííîìó è î÷åíü ñëîæ-
íîìó ðîñòó óðîâíÿ øóìîâ.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåí òðåõìåðíûé ãðàôèê çàâèñè-
ìîñòè Su(f) îò òåìïåðàòóðû è ñèëû òîêà. ×åòêî âûðà-
æåíû òðè ó÷àñòêà ðåçêîãî ïîâûøåíèÿ øóìîâ. Îäèí
èç íèõ � ñ òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñèìûì ìàêñèìóìîì
� íàõîäèòñÿ â îáëàñòè ñàìûõ ìàëûõ ñìåùåíèé. È
äâà ó÷àñòêà � ñ òåìïåðàòóðíî-çàâèñèìûìè ìàêñè-
ìóìàìè. Çàðàíåå ïðåäâèäåòü òàêîé õîä ñîáûòèé áûëî
íåâîçìîæíî, è òîëüêî òùàòåëüíîñòü ïðîâåäåíèÿ ýêñ-
ïåðèìåíòà ðàçäåëèëè è ÷åòêî îãðàíè÷èëè îáëàñòè ïî-
âûøåííûõ ôëóêòóàöèé íàïðÿæåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, äàííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëå-
äîâàíèÿ ïðåäóïðåæäàþò ðàçðàáîò÷èêîâ ðàäèîýëåêò-
ðîííîé àïïàðàòóðû î òîì, ÷òî ïðèìåíåíèå èçâåñòíûõ
äàò÷èêîâ â íîâîé òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè ÷ðåâàòî ñó-
ùåñòâåííûì óõóäøåíèåì ñòàáèëüíîñòè èõ ðàáîòû.
Ïðè÷èíó è õàðàêòåð ïîëó÷åííûõ çàâèñèìîñòåé íàì
óäàëîñü ðàñøèôðîâàòü èñõîäÿ èç ðàññìîòðåíèÿ øó-
Ðèñ. 1. Òîêîâàÿ çàâèñèìîñòü øóìîâ äëÿ èññëåäóåìîãî
îáðàçöà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
I0=3,7 ìêÀ
0 20 40 60 I, ìêÀ
Su(t),
îòí. åä.
6
4
2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
11
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
ìîâ êàê ðåçóëüòàòà ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ îáìåíà íî-
ñèòåëÿìè çàðÿäîâ ìåæäó ïðèìåñíûìè ëîêàëèçîâàí-
íûìè ñîñòîÿíèÿìè è ðàçðåøåííûìè çîíàìè. Ðàññìîò-
ðèì ýòîò ïðîöåññ áîëåå äåòàëüíî íà êà÷åñòâåííîì
óðîâíå.
Ñíà÷àëà ðàññìîòðèì óêàçàííûå ïðîöåññû â áàçî-
âîé n-îáëàñòè p�n-ïåðåõîäà. Â óñëîâèÿõ òåðìîäèíà-
ìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ êîíöåíòðàöèÿ ïîäâèæíûõ ýëåê-
òðîíîâ n óñòàíàâëèâàåòñÿ íà óðîâíå, îïðåäåëÿåìîì
èçâåñòíûì ñîîòíîøåíèåì [4, ñ. 42, ô-ëà (28)]
n=0,5·(NdNñ)
1/2exp[�(Ed/2kT)], (2)
Îäíàêî ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò ïîñòîÿííûé ïðîöåññ
ãåíåðàöèè ïîäâèæíûõ ýëåêòðîíîâ è èõ ðåêîìáèíà-
öèè. Â ðàâíîâåñèè ñêîðîñòü îáìåíà ýëåêòðîíàìè ìåæ-
äó äîíîðíûì óðîâíåì è çîíîé ïðîâîäèìîñòè îïðå-
äåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì
gn(T)=βn(Nd�n)Ncexp[�(Ed/kT)], (3)
Àíàëîãè÷íî, äëÿ àêöåïòîðîâ â p-îáëàñòè ïîëóïðî-
âîäíèêà
gp(T)=βp(Na�p)Nvexp[�(Ea/kT)], (4)
Ñîîòâåòñòâåííî
p=0,5·(NcNv)1/2exp[�(Ea/2kT)]. (5)
Äëÿ íàãëÿäíîñòè íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâèì ðàññ÷èòàí-
íûå ïî ôîðìóëå (3) òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñêî-
ðîñòè ãåíåðàöèè ýëåêòðîíîâ äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé
êîíöåíòðàöèè òåëëóðà. Àíàëîãè÷íî íà ðèñ. 4 ïðèâåäå-
íû ðàñ÷åòíûå ãðàôèêè ñîãëàñíî (4) äëÿ äûðîê äðóãîé
áàçû p�n-ïåðåõîäà. Âèäíî, ÷òî ñêîðîñòü ãåíåðàöèè
(îáìåíà íîñèòåëÿìè çàðÿäîâ) ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðà-
òóðû ðàñòåò, äîñòèãàåò ìàêñèìóìà è çàòåì, ïî ìåðå
èñòîùåíèÿ ïðèìåñåé, ñòðåìèòñÿ ê íóëþ. Ïðîöåññ, êàê
âèäíî, ÷óâñòâèòåëåí ê âåëè÷èíå êîíöåíòðàöèè ïðèìå-
ñåé. Èçáåæàòü åãî íåâîçìîæíî, íî îí îãðàíè÷åí ðàì-
êàìè îïðåäåëåííîãî òåìïåðàòóðíîãî äèàïàçîíà. È ïðè
íåîáõîäèìîñòè îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíîñòè ðàáîòû äàò-
÷èêà â ýòîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð ñëåäóåò ïîäîáðàòü
òèï ïîëóïðîâîäíèêà è ïðèìåñè, åå êîíöåíòðàöèþ.
Òóò î÷åâèäåí ôàêò, ÷òî êàæäûé àêò ãåíåðàöèè è
ðåêîìáèíàöèè íîñèòåëÿ çàðÿäîâ âûçûâàåò â ýëåêòðè-
÷åñêîé öåïè ýëåìåíòàðíûé èìïóëüñ òîêà. Ýòè èìïóëü-
ñû â ñîâîêóïíîñòè ïðèâîäÿò ê ôîðìèðîâàíèþ ôëóê-
òóàöèé ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà îáðàçöå, èçìåðÿåìûõ
êàê øóìû. Î÷åâèäíî òàêæå, ÷òî óâåëè÷åíèå ñêîðîñ-
êîýôôèöèåíò ãåíåðàöèè ýëåêòðîíîâ;
êîíöåíòðàöèÿ íåèîíèçèðîâàííîé ïðèìåñè.
ãäå βn �
(Nd�n) �
ãäå Na �
p �
êîíöåíòðàöèÿ àêöåïòîðíîé ïðèìåñè;
êîíöåíòðàöèÿ ïîäâèæíûõ äûðîê.
ãäå Nd �
Nñ �
Ed �
k �
T �
êîíöåíòðàöèÿ äîíîðîâ;
ïëîòíîñòü ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé â çîíå ïðîâîäèìîñ-
òè;
ýíåðãèÿ àêòèâàöèè äîíîðà;
ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà;
àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà.
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü íèçêî÷àñòîòíûõ ôëóêòóàöèé íàïðÿ-
æåíèÿ â p�n-ïåðåõîäå íà îñíîâå àðñåíèäà ãàëëèÿ îò òåì-
ïåðàòóðû è ñèëû òîêà
Su(f),
óñë. åä.
10
0 25 50 75I, ìêÀ
10
0
2
00
3
00
Ò, Ê
Ðèñ. 3. Ðàñ÷åò ñêîðîñòè îáìåíà ýëåêòðîíàìè ìåæäó äî-
íîðíûì óðîâíåì è çîíîé ïðîâîäèìîñòè áàçîâîé îáëàñ-
òè äèîäà â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè
g(T)·1046,
óñë. åä.
3
2
1
0 100 200 300 Ò, Ê
Òå ï=5,6·1023 ì�3
5,4
5,2
5,0
4,8
4,6
4,4
4,2
4,0
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
Ðèñ. 4. Ðàñ÷åò ñêîðîñòè îáìåíà äûðêàìè ìåæäó àêöåï-
òîðíûì óðîâíåì è âàëåíòíîé çîíîé áàçîâîé îáëàñòè
äèîäà â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè
g(T)·1048,
óñë. åä.
2
1
0 100 200 300 Ò, Ê
Ze ð=3,4·1024 ì�3
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
12
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
òè îáìåíà íîñèòåëÿìè çàðÿäîâ ïðèâîäèò ê ðîñòó øó-
ìîâ, èñòîùåíèå æå ïðèìåñè ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ
øóìîâ. Îäíàêî ïîêà íå óñòàíîâëåíî, ëèíåéíàÿ ëè ýòî
çàâèñèìîñòü. Òåì íå ìåíåå, âèäíî êà÷åñòâåííîå ïî-
äîáèå øóìîâûõ è ãåíåðàöèîííî-ðåêîìáèíàöèîííûõ
êðèâûõ äëÿ p�n-ïåðåõîäà.
Ñëîæíîñòü ñîïîñòàâëåíèÿ ñîñòîèò â òîì, ÷òî íà
ãðàôèêàõ ðèñ. 3, 4 îòðàæåíû ïðîöåññû, ïðîòåêàþ-
ùèå áåç ïðèëîæåíèÿ âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ. Îíè ÿâ-
ëÿþòñÿ ïðè÷èíîé ôëóêòóàöèé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè îá-
ðàçöà è îòðàæàþòñÿ â ñîñòàâëÿþùåé δg(t) âûðàæå-
íèÿ (1). Ýëåêòðè÷åñêàÿ öåïü ïðåîáðàçóåò ôëóêòóàöèè
òàê, ÷òî ìàêñèìóì øóìîâ íà òîêîâîé îñè ðàñïîëàãà-
åòñÿ ïðè òîêå, â 1,718 ðàç ïðåâûøàþùåì òîê íàñû-
ùåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùåé ýëåêòðîííîé èëè äûðî÷íîé
ñîñòàâëÿþùåé.
Äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû øóìû èìåþò
ñâîé ìàêñèìóì íà òîêîâîé îñè. Çàâèñèìîñòü âûñîòû
ýòèõ ìàêñèìóìîâ îò òåìïåðàòóðû ìîæíî ñîïîñòàâèòü
ñ êðèâûìè ñêîðîñòè ïðîòåêàíèÿ îáìåííûõ ïðîöåñ-
ñîâ. Ó íàñ äâà òàêèõ òåìïåðàòóðíî-çàâèñèìûõ ïðî-
öåññà � äëÿ n- è äëÿ p-îáëàñòè. Ïî ïîëîæåíèþ èíî-
ãî ìàêñèìóìà � ìàêñèìóìà èíòåíñèâíîñòè îáìåíà
íà òåìïåðàòóðíîé îñè � ìîæíî îöåíèòü êîíöåíòðà-
öèþ ñîîòâåòñòâóþùåé ïðèìåñè. Ýòè çíà÷åíèÿ îêàçû-
âàëèñü äëÿ íàñ íåñêîëüêî áîëüøèìè òåõ âåëè÷èí,
êîòîðûå óêàçàëè èçãîòîâèòåëè íåïîñðåäñòâåííî äëÿ
îáëàñòè p�n-ïåðåõîäà � ñîîòâåòñòâåííî êîíöåíòðà-
öèÿ òåëëóðà 4,8·1023 ì�3 è öèíêà � 2,8·1024 ì�3. Åñòü
íåêîòîðûå îñíîâàíèÿ ñ÷èòàòü, ÷òî øóìîâûå êðèâûå
äàþò áîëåå ïðàâèëüíûå çíà÷åíèÿ ðåàëüíîé êîíöåíò-
ðàöèè ïðèìåñåé â «øóìÿùèõ» îáëàñòÿõ.
Îäíàêî âîçíèêíîâåíèå îáëàñòè òåìïåðàòóðíî-íå-
çàâèñèìûõ ìàêñèìóìîâ ýòèì ìåõàíèçìîì îáúÿñíèòü
ñëîæíî. Ïîäñêàçêó äàþò ñîâåðøåííî äðóãèå íàøè
ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ øóìîâ, ïðîâåäåí-
íûå â íåëèíåéíûõ ðåçèñòîðàõ (âàðèñòîðàõ) [5]. Îíè
âûÿâèëè ïîäîáíóþ ñèòóàöèþ: êàæäàÿ øóìîâàÿ êðè-
âàÿ îáëàäàåò ìàêñèìóìîì, ôîðìà êðèâîé ìåíÿåòñÿ
îò òåìïåðàòóðû, íî âûñîòà ìàêñèìóìà îò íåå íå çà-
âèñèò. Ýòî ìîæåò áûòü îáúÿñíåíî ôðåíêåëåâñêîé
èîíèçàöèåé ïðèìåñè â îáåäíåííîé îáëàñòè p�n-ïåðå-
õîäà. Âñëåäñòâèå èñêðèâëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí äëÿ
çàðÿäîâ ïðèìåñåé âûñîòà ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà ñíè-
æàåòñÿ íà âåëè÷èíó δE [6, ñ. 418]:
δE=2(q3/ε)1/2Eu
1/2, (6)
Ïîýòîìó äëÿ ðàñ÷åòà ñêîðîñòè ïðîòåêàíèÿ îáìåí-
íûõ ïðîöåññîâ â âûðàæåíèÿõ (2)�(5) ýíåðãèè àê-
òèâàöèè ïðèìåñåé ñëåäóåò óìåíüøàòü íà ýòó âåëè-
÷èíó δE. Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåí ðàñ÷åòíûé ãðàôèê ýòî-
ãî ïðîöåññà.
Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå îñîáåííîñòü: ìàêñè-
ìàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü îáìåíà íå çàâèñèò îò òåìïå-
ðàòóðû, çà èñêëþ÷åíèåì ó÷àñòêîâ ðåçêîãî ïàäåíèÿ â
îáëàñòè íóëåâîé òåìïåðàòóðû è òåìïåðàòóðû èñòîùå-
íèÿ ïðèìåñè. Èìåííî ïîñëåäíåå âûÿâèëè íàøè èñ-
ñëåäîâàíèÿ øóìîâ â p�n-ïåðåõîäå. Òåìïåðàòóðà èñ-
òîùåíèÿ ïðèìåñè âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíà ê âåëè÷èíå
êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè. Åå çíà÷åíèå ïîäòâåðæäàåò, ÷òî
â îáëàñòè ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà êîíöåíòðàöèÿ äî-
íîðîâ ñîâïàäàåò ñ âåëè÷èíîé, óêàçàííîé èçãîòîâèòå-
ëåì p�n-ïåðåõîäà. Äëÿ âûÿâëåíèÿ êðèâûõ àêöåïòîð-
ãäå q �
ε �
Eu �
ýëåìåíòàðíûé çàðÿä;
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû;
íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.
Ðèñ. 5. Ðàñ÷åò ñêîðîñòè îáìåíà ýëåêòðîíàìè ìåæäó ïðèìåñíûì óðîâíåì è çîíîé ïðîâîäèìîñòè ïðè
ôðåíêåëåâñêîé èîíèçàöèè â îáåäíåííîì ñëîå p�n-ïåðåõîäà
g(Å, T)·1047,
óñë. åä.
6
4
2
0
4 8 12 Å·104, Â/ì
Ò, Ê
250
200
150
100
50
0
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2004, ¹ 2
13
ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ. ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ
íîé ïðèìåñè òî÷íîñòè íàøèõ øóìîâûõ èçìåðåíèé,
ïî-âèäèìîìó, ïîêà íå äîñòàòî÷íî.
***
Òàêèì îáðàçîì, ìû íà êà÷åñòâåííîì óðîâíå ðàñ-
ñìîòðåëè âîçìîæíûå âåðñèè îáúÿñíåíèÿ ïîëó÷åííûõ
î÷åíü ñëîæíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé íèç-
êî÷àñòîòíûõ ôëóêòóàöèé íàïðÿæåíèÿ îò òåìïåðàòóðû
è ñèëû òîêà. Îöåíî÷íûå ðàñ÷åòû ãîâîðÿò â ïîëüçó
òîãî, ÷òî øóìû ïî ìåðå ðîñòà ñìåùåíèÿ ñíà÷àëà âûç-
âàíû ôðåíêåëåâñêîé èîíèçàöèåé ïðèìåñåé â îáåä-
íåííîé îáëàñòè. Ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíàÿ èíòåíñèâ-
íîñòü øóìîâ íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ñ èñòîùå-
íèåì ýòèõ ïðèìåñåé ïî ìåðå ðîñòà ñìåùåíèÿ â øó-
ìàõ ïðîÿâëÿþòñÿ ãåíåðàöèîííî-ðåêîìáèíàöèîííûå
ïðîöåññû â áàçîâûõ îáëàñòÿõ. Êðàéíå íèçêèå óðîâ-
íè ñìåùåíèÿ ïîêà íå ïîçâîëÿþò íàëè÷íûìè àïïàðà-
òóðíûìè ñðåäñòâàìè èçó÷èòü ÂÀÕ ïðè ôðåíêåëåâñêîé
èîíèçàöèè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëíîé êàðòèíû ãåíåðàöèè
øóìîâ. Îòäåëüíàÿ çàäà÷à � ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäå-
ëèðîâàíèå ðàññìîòðåííûõ ïðîöåññîâ.
Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ðàçðàáîò÷èêàì ýëåê-
òðîííîé àïïàðàòóðû ïðè íàìåðåíèè èñïîëüçîâàòü äàò-
÷èêè ïðè ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóðàõ ñíà÷àëà íåîáõî-
äèìî èçó÷èòü ñòàáèëüíîñòü èõ ðàáîòû â òàêîì äèàïà-
çîíå. Ïðè íåâîçìîæíîñòè ñäåëàòü ýòî ýêñïåðèìåí-
òàëüíûìè ñðåäñòâàìè ìîæíî ïðîâåñòè êà÷åñòâåííûå
ðàñ÷åòû ñêîðîñòè ïðîòåêàíèÿ îáìåííûõ ïðîöåññîâ
äëÿ äàííîãî ïîëóïðîâîäíèêà, òèïà è êîíöåíòðàöèè
ïðèìåñè. Âîçìîæíî, ÷òî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîé
ñòàáèëüíîñòè ðàáîòû äàò÷èêîâ íåîáõîäèìî áóäåò èñ-
ïîëüçîâàòü ñïåöèôè÷íûå ïîëóïðîâîäíèêè è îãðàíè-
÷èòüñÿ ñòðîãî îïðåäåëåííûìè ïðèìåñÿìè è èõ êîí-
öåíòðàöèåé.
Ñ÷èòàåì, ÷òî ñóùåñòâóåò âîçìîæíîñòü âïîëíå
êðèòè÷íî è ãðàìîòíî ïîäîéòè ê ðåøåíèþ ïðîáëåìû
îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíîñòè ðàáîòû äàò÷èêîâ ïðè ïî-
íèæåííûõ òåìïåðàòóðàõ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ãîëîâêî À. Ã. Ïðåîáðàçîâàíèå íèçêî÷àñòîòíûõ ôëóêòóàöèé
ýëåêòðîïðîâîäíîñòè â äàò÷èêàõ ñ íåëèíåéíîé ÂÀÕ // Òåõíîëîãèÿ
è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.� 2003.� ¹ 4.�
Ñ. 50�51.
2. Ãîëîâêî À. Ã. Ôèçè÷åñêèé ïðèíöèï ïðåîáðàçîâàíèÿ ôëóê-
òóàöèé â äàò÷èêàõ // Òàì æå.� 2003.� ¹ 6.� Ñ. 47�48.
3. Áóêèíãåì Ì. Øóìû â ýëåêòðîííûõ ïðèáîðàõ è ñèñòåìàõ.�
Ì.: Ìèð, 1986.
4. Çè Ñ. Ì. Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ.� Ì.:
Ýíåðãèÿ, 1973.
5. Ãîëîâêî À. Ã. 1/f-øóìû âàðèñòîðîâ // Èçâ. âóçîâ. Ôèçèêà.�
1980.� ¹ 11.� Ñ. 11�15.
6. Êèðååâ Ï. Ñ. Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ.� Ì.: Âûñø. øêîëà,
1975.
7�10
ò ð å ò ü ÿ ì å æ ä ó í à ð î ä í à ÿ ñ ï å ö è à ë è ç è ð î â à í í à ÿ â û ñ ò à â ê à
ÂÛÑÒÀÂÊÈ. ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈÈ
ÎÐÃÊÎÌÈÒÅÒ:
òåë: (+7 095)
937-4081
937-4082
INTERMATIC@MIIF.RU
WWW.MIIF.RU
ÐÀÄÈÎÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÏÐÈÁÎÐÛ È ÑÈÑÒÅÌÛ
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ È ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
ÍÎÂÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß È ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ÌÅÍÅÄÆÌÅÍÒ ÊÀ×ÅÑÒÂÀ ÈÇÄÅËÈÉ ÐÀÄÈÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
ÒÅËÅÊÎÌÌÓÍÈÊÀÖÈÈ
' 2004
ÑÅÍÒßÁÐß 2004 ã.
ÐÎÑÑÈß, ÌÎÑÊÂÀ
ÂÖ "ÊÐÎÊÓÑ ÝÊÑÏÎ"
|