Удельное сопротивление - диэлектрик
Cтраница 2
Удельное сопротивление обычных металлов в любом случае менее 10 - 7 Ом - м и имеет положительный температурный коэффициент, равный около 4 - 10 - 3 СН. Удельное сопротивление проводников более чем на 15 порядков отличается от удельного сопротивления диэлектриков. Полупроводники имеют удельное сопротивление 10 - 4 - 107 Ом - м и занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Температурный коэффициент сопротивления диэлектриков и полупроводников в отличие от металлов отрицателен. Различия между проводниками, и полупроводниками и диэлектриками объясняются с помощью зонной теории. [16]
Поляризация имеет место во всех молекулах диэлектрика - это его - массовое свойство. В то же время электропроводность диэлектрика часто практически полностью обусловливается наличием незначительного количества гаримесей ( загрязнений), а не основным веществом диэлектрика, и при тщательной очистке диэлектрика может существенно ослабляться. Для подсчета же удельного сопротивления диэлектрика это правило может оказаться совершенно непригодным, так как уже малая примесь другого вещества может иногда на несколько порядков снизить удельное сопротивление диэлектрика. Еще более резко бывает иногда выражено влияние ничтожных количеств примесей на удельное сопротивление полупроводников. [17]
Тем не менее любой диэлектрик все же при комнатной температуре обладает некоторой ( правда, весьма небольшой) проводимостью. При абсолютном нуле полупроводники ведут себя как диэлектрики; однако их проводимость возрастает с повышением температуры и в особенности при наличии примесей других элементов. При комнатной температуре удельное сопротивление полупроводников оказывается порядка 10 - 2 - 10а ом см. В то же время удельное сопротивление диэлектриков лежит в пределах 10 - 1018 ом см, а металлов - Ю - - 10 - ом-см. [18]
Поляризация имеет место во всех молекулах диэлектрика - это его - массовое свойство. В то же время электропроводность диэлектрика часто практически полностью обусловливается наличием незначительного количества гаримесей ( загрязнений), а не основным веществом диэлектрика, и при тщательной очистке диэлектрика может существенно ослабляться. Для подсчета же удельного сопротивления диэлектрика это правило может оказаться совершенно непригодным, так как уже малая примесь другого вещества может иногда на несколько порядков снизить удельное сопротивление диэлектрика. Еще более резко бывает иногда выражено влияние ничтожных количеств примесей на удельное сопротивление полупроводников. [19]
Полное входное сопротивление между затвором и истоком как в полевом транзисторе с p - n - переходом, так и в МОП - транзисторе очень велико. В транзисторе с р-л-переходом это сопротивление смещенного в обратном направлении p - n - перехода, которое составляет тысячи мегом. Входным импедансом МОП-транзистора служит импеданс конденсатора, образованного металлизированным затвором и подложкой. Резистивная составляющая зависит от удельного сопротивления оксидного диэлектрика, и ее типичное значение равно 1012 - 1014 Ом. Это сопротивление не обладает заметной температурной зависимостью и в представляющем практический интерес диапазоне температур остается почти постоянным. [20]
Механизм электропроводности полупроводников и диэлектриков примерно одинаков и качественно отличается от механизма электропроводности проводников. Так, отличие полупроводника от проводника состоит не только в большем значении его удельного сопротивления, но и в иной зависимости этого сопротивления от температуры. Если при нагреве удельное сопротивление проводников увеличивается, то у полупроводников и диэлектриков оно уменьшается. При температуре, близкой к абсолютному нулю, удельное сопротивление проводников достигает малых значений, а их проводимость значительна или даже переходит в сверхпроводимость. Удельное сопротивление полупроводников при температурах, близких к абсолютному нулю, очень велико и приближается к удельному сопротивлению диэлектриков. [21]
 |
Зависимость Inpj. от 1 / 7 для диэлектрика с примесной электронной электропроводностью. [22] |
При толщине электрической изоляции 5 - - 10 мкм глубина приэлектродного слоя составляет 1 - 2 мкм. В органических и неорганических диэлектриках, используемых в технике, могут иметь место несовершенства структуры, такие, как примеси и дефекты. Электроны могут быть высвобождены из таких ловушек и переведены в зону проводимости нагревом, облучением светом, ионизирующим излучением, сильным электрическим полем. Такие механизмы генерации электронов и дырок обусловливают электронную электропроводность диэлектрика. Свободные электроны в сильных электрических полях могут образовываться и в результате ударной ионизации. Характерная зависимость удельного сопротивления диэлектрика с электронной электропроводностью показана-на рис. 5.7. На участке / уменьшение рг вызывается увеличением концентрации носителей заряда за счет ионизации ловушек. Этот участок называется областью примесной электропроводности. На участке 2, где все ловушки ионизированы, увеличение сопротивления обусловливается торможением носителей заряда при их взаимодействии с совершающими тепловые колебания частицами, из которых построен диэлектрик. Наконец, на участке 3 энергия, которую получает диэлектрик при нагреве, достаточна для ионизации собственных частиц. Поэтому концентрация носителей заряда снова начинает расти, теперь уже с большей скоростью, и сопротивление снова начинает уменьшаться. [23]
Ток в диэлектрике, вызванный электропроводностью, называется током утечки. Пов или 13), проходящий по поверхности диэлектрика. Сумма этих токов определяет общий ток утечки. Удельное объемное сопротивление диэлектриков определяют обычно как сопротивление прохождению постоянного тока через образец в виде кубика с ребром 1 см, через две параллельные его грани. Единица измерения рапри таком определении ом см. Удельное поверхностное сопротивление определяют как сопротивление прохождению постоянного тока через элементарную площадь поверхности образца между двумя параллельными сторонами. Удельное сопротивление диэлектрика является характеристикой, определяющей ток утечки в нем. [24]
Ток в диэлектрике, вызванный электропроводностью, называется током утечки. В твердых диэлектриках различают два тока утечки: объемный ( / об или 1), проходящий между электродами через толщу диэлектрика, и поверхностный ( / пов или Is), проходящий по поверхности диэлектрика. Сумма этих токов определяет общий ток утечки. Удельное объемное сопротивление диэлектриков определяют обычно как сопротивление образца кубика с ребром 1 см, когда постоянный ток проходит через две параллельные его грани. Единица измерения рв при таком определении - ом умножен на сантиметр. Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата ( любого размера) поверхности материала, когда постоянный ток проходит через две противоположные стороны квадрата. Удельное сопротивление диэлектрика является характеристикой, определяющей ток утечки в нем. [25]
Страницы: 1 2