Шотки эффект - définition. Qu'est-ce que Шотки эффект
Diclib.com
Dictionnaire ChatGPT
Entrez un mot ou une phrase dans n'importe quelle langue 👆
Langue:

Traduction et analyse de mots par intelligence artificielle ChatGPT

Sur cette page, vous pouvez obtenir une analyse détaillée d'un mot ou d'une phrase, réalisée à l'aide de la meilleure technologie d'intelligence artificielle à ce jour:

  • comment le mot est utilisé
  • fréquence d'utilisation
  • il est utilisé plus souvent dans le discours oral ou écrit
  • options de traduction de mots
  • exemples d'utilisation (plusieurs phrases avec traduction)
  • étymologie

Qu'est-ce (qui) est Шотки эффект - définition

Шотки эффект; Эффект Шотки; Шоттки эффект

Шотки эффект         

уменьшение работы выхода (См. Работа выхода) электронов из твёрдых тел под действием внешнего ускоряющего их электрического поля. Ш. э. проявляется в росте тока насыщения термоэлектронной эмиссии (См. Термоэлектронная эмиссия), в уменьшении энергии поверхностной ионизации (см. Ионная эмиссия) и в сдвиге порога фотоэлектронной эмиссии (См. Фотоэлектронная эмиссия) в сторону бо́льших длин волн λ Ш. э. возникает в полях Е, достаточных для рассасывания пространств. заряда у поверхности эмиттера (Е Шотки эффект 10 -100 всм―1), и существен до полей Е Шотки эффект 106 в. см―1. При Е > 107 всм―1 начинает преобладать просачивание электронов сквозь потенциальный барьер на границе тела (Туннельная эмиссия).

Классическая теория Ш. э. для металлов создана немецким учёным В. Шотки (1914). Из-за большой электропроводности металла силовые линии электрического поля перпендикулярны его поверхности. Поэтому электрон с зарядом -е, находящийся на расстоянии х > а (а - межатомное расстояние) от поверхности, взаимодействует с ней так, как если бы он индуцировал в металле на глубине х своё "электрическое изображение", т. е. заряд +е. Сила их притяжения:

(1)

o - Диэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (φ э. и. = -е/16πεох. Внешнее электрическое поле уменьшает φ э. и. на величину Е. х (см. рис.); на границе металл - вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х = хм =. При E ≤ 5.106в. см―1 xm ≥ 8Å. Уменьшение работы выхода Φ за счёт действия поля равно: , например при Е = 105в. см―1 ΔΦ = 0,12 эв и хм=60 Å. В результате Ш. э. j экспоненциально возрастает от jo до , где к - Больцмана постоянная, а частотный порог фотоэмиссии сдвигается на величину:

. (2)

В случае, когда эмиттирующая поверхность неоднородна и на ней имеются "пятна" с различной работой выхода, над её поверхностью возникает электрическое поле "пятен". Это поле тормозит электроны, вылетающие из участков катода с меньшей, чем у соседних, работой выхода. Внешнее электрическое поле складывается с полем пятен и, возрастая, устраняет тормозящее действие последнего. Вследствие этого эмиссионный ток из неоднородного эмиттера растет при увеличении E быстрее, чем в случае однородного эмиттера (аномальный Ш. э.).

Влияние электрического поля на эмиссию электронов из полупроводников (См. Полупроводники) белее сложно. Электрическое поле проникает в них на бо́льшую глубину (от сотен до десятков тысяч атомных слоев). Поэтому заряд, индуцированный эмиттированным электроном, расположен не на поверхности, а в слое толщиной порядка радиуса экранирования rэ. Для х > rэ справедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов (ЕШотки эффект102-104 в/см). Кроме того, внешнее электрическое поле, проникая в полупроводник, вызывает в нём перераспределение зарядов, что приводит к дополнительному уменьшению работы выхода. Обычно, однако, на поверхности полупроводников имеются поверхностные электронные состояния. При достаточной их плотности (Шотки эффект1013 см―2) находящиеся в них электроны экранируют внешнее поле. В этом случае (если заполнение и опустошение поверхностных состояний под действием поля вылетающего электрона происходит достаточно быстро) Ш. э. такой же, как и в металлах. Ш. э. имеет место и при протекании тока через контакт металл - полупроводник (см. Шотки барьер, Шотки диод).

Лит.: Schottky W., "Physikalische Zeitschrift", 1914, Bd 15, S. 872; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Ненакаливаемые катоды, М., 1974.

Т. М. Лифшиц.

Ф э.и. - потенциальная энергия электрона в поле силы электрического изображения; еЕх - потенциальная энергия электрона во внешнем электрическом поле; Ф - потенциальная энергия электрона вблизи поверхности металла а присутствии внешнего электрического поля: Фм - работа выхода металла; ∆Ф - уменьшение работы выхода под действием внешнего электрического поля; ЕF - уровень Ферми в металле; хм - расстояние от вершины потенциального барьера до поверхности металла; штриховкой показаны заполненные электронные состояния в металле.

ШОТТКИ ЭФФЕКТ         
рост тока электронной эмиссии с поверхности твердого тела под действием электрического поля, ускоряющего электроны (уменьшающего работы выхода). Назван по имени немецкого физика В. Шоттки.
Эффект Шоттки         
Эмиссии электронов из металла препятствует потенциальный барьер. Снижение этого барьера по мере увеличения прилагаемого внешнего электрического поля называется эффектом Шоттки (был предсказан Вальтером Шоттки в 1938 году).

Wikipédia

Эффект Шоттки

Эмиссии электронов из металла препятствует потенциальный барьер. Снижение этого барьера по мере увеличения прилагаемого внешнего электрического поля называется эффектом Шоттки (был предсказан Вальтером Шоттки в 1938 году).

Рассмотрим сначала систему металл-вакуум. Минимальная энергия, которую необходимо передать электрону на уровне Ферми, чтобы он покинул металл, называется работой выхода q ϕ m {\displaystyle q\phi _{m}} ( q ϕ m {\displaystyle q\phi _{m}} измеряется в электронвольтах). Для типичных металлов величина q ϕ m {\displaystyle q\phi _{m}} колеблется в районе 2—6 эВ и чувствительна к загрязнению поверхности.

Электрон, который находится в условиях вакуума на некотором расстоянии x {\displaystyle x} от поверхности металла, индуцирует на поверхности положительный заряд. Сила притяжения между электроном и этим индуцированным поверхностным зарядом равна по величине силе притяжения к эффективному положительному заряду + q , {\displaystyle +q,} который называют зарядом изображения. Эта сила, которая также называется силой изображения, равна:

F = q 2 4 π ( 2 x ) 2 ε 0 = q 2 16 π ε 0 x 2 , {\displaystyle F={\frac {-q^{2}}{4\pi (2x)^{2}\varepsilon _{0}}}={\frac {-q^{2}}{16\pi \varepsilon _{0}x^{2}}},}

где ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}}  — электрическая постоянная вакуума. Работа, которую нужно совершить, чтобы переместить электрон из точки x {\displaystyle x} на бесконечность, равна:

W ( x ) = x F d x = q 2 16 π ε 0 x , {\displaystyle W(x)=\int _{x}^{\infty }F\,dx={\frac {q^{2}}{16\pi \varepsilon _{0}x}},}

Эта работа отвечает потенциальной энергии электрона на расстоянии x {\displaystyle x} от поверхности. Зависимость W ( x ) {\displaystyle W(x)} обычно изображается на диаграммах прямой линией.

Если в системе есть внешнее электрическое поле E , {\displaystyle E,} то потенциальная энергия электрона W P {\displaystyle W_{P}} будет равна сумме:

W P ( x ) = q 2 16 π ε 0 x + q E x . {\displaystyle W_{P}(x)={\frac {q^{2}}{16\pi \varepsilon _{0}x}}+qEx.}

Снижение барьера Шоттки Δ ϕ {\displaystyle \Delta \phi } и расстояние x m , {\displaystyle x_{m},} при котором величина потенциала достигает максимума, определяется из условия d [ W P ( x ) ] d x = 0 {\displaystyle {\frac {d[W_{P}(x)]}{dx}}=0} . Откуда находим:

x m = q 16 π ε 0 E , {\displaystyle x_{m}={\sqrt {\frac {q}{16\pi \varepsilon _{0}E}}},}
Δ ϕ = q 3 E 4 π ε 0 = 2 E x m . {\displaystyle \Delta \phi ={\sqrt {\frac {q^{3}E}{4\pi \varepsilon _{0}}}}=2Ex_{m}.}

Из этих уравнений находим значение снижения барьера и расстояние: Δ ϕ = 0 , 12 {\displaystyle \Delta \phi =0{,}12} В, x m = 6 {\displaystyle x_{m}=6} нм при E = 10 5 {\displaystyle E=10^{5}} В/см и Δ ϕ = 1 , 2 {\displaystyle \Delta \phi =1{,}2} В, x m = 0 , 6 {\displaystyle x_{m}=0{,}6} нм при E = 10 7 {\displaystyle E=10^{7}} В/см. Таким образом показано, что сильное электрическое поле вызывает значительное снижение барьера Шоттки. Вследствие этого эффективная работа выхода из металла для термоэлектронной эмиссии q   ϕ B {\displaystyle q\ \phi _{B}} уменьшается.

Полученные выше результаты могут быть перенесены на системы металл-полупроводник. В данном случае электрическое поле E {\displaystyle E} заменяется полем в полупроводнике вблизи границы раздела (где он достигает своего максимального значения), а диэлектрическая проницаемость вакуума ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} заменяется диэлектрической проницаемостью полупроводника ( ε s {\displaystyle \varepsilon _{s}} ), то есть:

Δ ϕ = q 3 E 4 π ε s . {\displaystyle \Delta \phi ={\sqrt {\frac {q^{3}E}{4\pi \varepsilon _{s}}}}.}

Значение ( ε s {\displaystyle \varepsilon _{s}} ) может отличаться от статической диэлектрической проницаемости полупроводника. Это связано с тем, что если время пролёта электрона от поверхности раздела металл-полупроводник в точку x m {\displaystyle x_{m}} ( x m {\displaystyle x_{m}}  — точка, где потенциальная энергия достигает своего максимального значения) меньше времени диэлектрической релаксации полупроводника, то последний не успевает поляризоваться. Поэтому экспериментальные значение диэлектрической проницаемости могут быть меньшими статической (низкочастотной) проницаемости. В кремнии эти величины практически совпадают между собой.

Эффективная диэлектрическая проницаемость ε s / ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{s}/\varepsilon _{0}} для контакта золото-кремний, определённая по результатам фотоэлектрических измерений. На практике имеем, что эффективная диэлектрическая проницаемость сил изображения находится в диапазоне 11,5—12,5. При ε s / ε 0 = 12 {\displaystyle \varepsilon _{s}/\varepsilon _{0}=12} расстояние x m {\displaystyle x_{m}} меняется от 1 до 5 нм в диапазоне изменений электрического поля около E = 10 3 ÷ 10 5 {\displaystyle E=10^{3}\div 10^{5}} В/см. Если учесть, что скорость носителей около 10 7 {\displaystyle 10^{7}} см/с, их время пролёта будет ( 1 ÷ 5 ) 10 14 {\displaystyle (1\div 5)\cdot 10^{-14}} с. Оказывается, что диэлектрическая проницаемость, полученная при учёте силы изображения, близка к значению проницаемости (~12) для электромагнитного излучения соответствующих частот (с длиной волны 3—15 мкм). Поскольку диэлектрическая проницаемость кремния практически постоянна в диапазоне частот от нуля, соответствующей длине волны λ = 1 , {\displaystyle \lambda =1,} [прояснить] в пролётах электрона через обеднённый слой кристаллическая решётка успевает поляризоваться. Поэтому значения диэлектрической проницаемости, полученные в фотоэлектрических и оптических опытах, близки друг к другу. Германий и арсенид галлия имеют аналогичные частотные зависимости диэлектрической проницаемости. Поэтому можно предположить, что в случае этих полупроводников значение диэлектрической проницаемости, определяющего силы изображения, в указанном выше интервале полей примерно совпадает со статичными значениями.

Эффект Шоттки используется в полупроводниковой технике и реализован в диодах Шоттки, имеющих высокое быстродействие, так как эти приборы работают только на основных носителях заряда и в них не происходит накопление неосновных носителей в обеднённом слое, вследствие чего они имеют очень малое время обратного восстановления. Эффект использовался в уже вышедших из применения медно-закисных выпрямителях.