![]() КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Виды разрядов
Характеристика плазмы и ее параметры.
Источником частиц, бомбардирующих поверхность полупроводниковой подложки, является плазма. Плазмой называют ионизированный газ, состоящий из ионов, электронов и нейтральных атомов. В целом плазма электронейтральна, а для описания ее состояния используются уравнения классической физики. Электронейтральность может нарушаться в пределах малого объема с линейным размером, меньшим dd, называемым дебаевским радиусом. Ионизированный газ называют плазмой, когда дебаевский радиус мал по сравнению с объемом, занимаемым газом. Величину dd можно оценить из выражения dd = 70(Т/n)1/2, n – концентрация заряженных частиц в плазме, см-3, Т- температура. Из-за пространственного разделения зарядов в пределах малого объема в плазме возникают собственные колебания, которые называются плазменными. При этом существенного изменения общего характера движения частиц не происходит. Температуру плазмы Q обычно измеряют в эВ: Q= Т/11600, Т – температура в К. Различают электронную и ионную температуры, которые совпадают при равенстве кинетической энергии электронов и ионов. Так как энергия поля передается в основном электронам, то их температура, как правило, во много раз превышает температуру ионов. Равновесие устанавливается в результате многочисленных соударений частиц друг с другом. В целом равновесная температура плазмы может лежать в интервале 101 – 105 К. Обычно плазму получают с помощью внешних источников электрического напряжения за счет создания различных форм разрядов в газовой атмосфере. Тип разряда зависит от давления в газе, концентрации электронов, приложенного напряжения. Все газовые разряды можно разделить на два вида: самостоятельные и несамостоятельные. Несамостоятельный разряд возникает только при подаче электронов в разрядный промежуток. Причем электроны могут подаваться от любого катода (термокатода, фотокатода). Как только электроны перестают эмиттироваться катодом, разряд гаснет. Самостоятельный разряд развивается от «случайных электронов» (рентгеновское облучение) и горит только при подаче напряжения между анодом и катодом. Катоды в самостоятельном разряде, как правило, холодные. Самостоятельный разряд можно разделить на тлеющий (возникает при среднем давлении до 104 Па), дуговой (высокое давление, мощный источник питания), искровой разряд, коронный, факельный, ВЧ и СВЧ разряды. Рассмотрим развитие лавины в несамостоятельном разряде. На катод падает поток света ( Соотношение между током, образованным эмитированными с катода частицами Таундсенд ввел коэффициент объемной электронной ионизации a, показывающий, сколько актов ионизации совершает один электрон на 1 м пути в газе. a – первый коэффициент Таундсенда. b – второй коэффициент Таундсенда, это коэффициент объемной ионной ионизации, показывающий, сколько актов ионизации совершает один ион на 1 м пути в газе. Исследования показали, что этот коэффициент невелик, и его можно не учитывать. g – третий коэффициент Таундсенда, коэффициент ионно-электронной эмиссии, показывающий, сколько электронов выбивает из катода один ион, пришедший на него. В результате Таундсенд получил уравнение газового усиления: где
Если уменьшить ток Условием перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный является равенство вида Напряжение зажигания самостоятельного разряда зависит от давления и расстояния между электродами. Эта зависимость имеет вид кривой с минимумом и получила название кривой Пашена. Рис.– Электрическая схема (а), вольт-амперная характеристика разрядов (б)
На рис. показан диод, на катод которого падает поток света ( Область 4 – режим перехода из несамостоятельного разряда в самостоятельный. Ток растет, а напряжение разряда падает. Режим неустойчивый, ибо динамическое сопротивление отрицательное. 5 – режим самостоятельного тлеющего разряда. Ток – мА, причем ток растет при постоянном напряжении между катодом и анодом. 6 – область аномального тлеющего разряда. Ток растет с ростом Ua. 7 – переходная область из тлеющего разряда в самостоятельный дуговой. 8 – самостоятельный дуговой разряд, Ua» Ui, ток может достигать сотен килоампер. Прибор, как правило, работает в условиях одного вида разряда, что обеспечивается выбором номинала Rб, которое не дает перескакивать из одной области характеристики в другую. Балластное сопротивление обязательно в схемах ионных приборов. Наиболее часто приборы работают в области тлеющего разряда. На рис. показана ВАХ тлеющего разряда (а) и распределение потенциала между электродами в тлеющем разряде (б)
Рис.
Точка а на ВАХ – это точка зажигания разряда ( Напряжение между электродами распределяется тоже неравномерно. Можно выделить три области: около катода Вторая область Третья область В тлеющем разряде давление газа велико, поэтому длина свободного пробега ионов мала по сравнению с расстоянием между электродами, что приводит к многочисленным столкновениям между частицами. При низком давлении, что характерно для дугового разряда, длина свободного пробега растет, но снижается степень ионизации газа. При этом часто используют дополнительную ионизацию газа за счет электронного удара. Типичные параметры плазмы следующие: Ток разряда, мА – 5-100 Давление газа, Па – 0,1 – 1000 Концентрация ионов и электронов, см-3 – 1010 Напряженность электрического поля В/см – 10 – 70.
Плазменные процессы используются как в технологии полупроводниковой электроники, так и в целом ряде приборов. При этом плазма, получаемая в газовом разряде, используется в основном в светоиндикаторных устройствах – газоразрядных лампах, плазменных панелях и т.д. В ускорительной технике наибольшее распространение получили импульсные плазменные переключатели - тиратроны. Принцип создания плазменной атмосферы за счет ионизации газовой среды электронным потоком применяется в источниках ионов.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1009; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |