| 8406202 9216 1210 912 1да. Свойство р-i-n-структуры изменять свои электрич. характеристики под действием излучения используют, в частности, в фотодиодах и детекторах ядерных излучений, устроенных т.о., что фотоны или ядерные частицы могут поглощаться в активной области кристалла, непосредственно примыкающей к р - n-переходу, и изменять величину обратного тока последнего. Эффект излучат, рекомбинации электронов и дырок, проявляющийся в свечении нек-рых р- n-переходов при протекании через них прямого тока, используется в светоизлучающих диодах. К П. д. могут быть отнесены также и полупроводниковые лазеры.
Большинство П. д. изготавливают, используя планарно-эпитаксиальную технологию (см. Планарная технология), к-рая позволяет одновременно получать до неск. тысяч П. д. В качестве полупроводниковых материалов для П. д. применяют гл. обр. Si, а также Ge, GaAs, GaP и др., в качестве контактных материалов- Au, Al, Sn, Ni, Си. Для защиты кристалла П. д. его обычно помещают в металло-стеклянный, металло-керами-ческий, стеклянный или пластмассовый Корпус (рис. 5).
Рис. 5. Полупроводниковые диоды (внешний вид): 1 - выпрямительный диод; 2 - фотодиод; 3 - СВЧ диод; 4 и 5 -диодные матрицы; 6 - импульсный диод. Корпуса диодов: 1 и 2 - металло-стек-лянные; 3 и 4 - металло-керамические; 5 - пластмассовый; 6 - стеклянный.
В СССР для обозначения П. д. применяют шестизначный шифр, первая буква к-рого характеризует используемый полупроводник, вторая - класс диода, цифры определяют порядковый номер типа, а последняя буква - его группу (напр., ГД402А - германиевый универсальный диод; КС196Б - кремниевый стабилитрон).
От своих электровакуумных аналогов, напр. кенотрона, газоразрядного стабилитрона, индикатора газоразрядного, П. д. отличаются значительно большими надёжностью и долговечностью, меньшими габаритами, лучшими технич. характеристиками, меньшей стоимостью и поэтому вытесняют их в большинстве областей применения.
С развитием ПП электроники совершился переход к производству наряду с дискретными П. д. диодных структур в ПП монолитных интегральных схемах и функциональных устройствах, где П. д. неотделим от всей конструкции устройства.
Об историч. сведениях см. в ст. Полупроводниковая электроника.
Лит.: Полупроводниковые диоды. Параметры. Методы измерений, М,, 1968; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, М., 1970; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, М., 1973; 3 и С. М., физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973.
. Ю. Р. Носов.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР, полупроводниковый квантовый генератор, лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В П. л., в отличие от лазеров др. типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешёнными энергетическими зонами кристалла (см. Твёрдое тело). В П. л. возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллич. решётку. Это отличие определяет важную особенность П. л.- малые размеры и компактность (объём кристалла ~ 10-6 - 10-2см3). В П. л. удаётся получить показатель оптич. усиления до 104 см-1 (см. Усиления оптического показатель), хотя обычно для возбуждения генерации лазера достаточны и меньшие значения (см. ниже). Другими практически важными особенностями П. л. являются: высокая эффективность преобразования электрич. энергии в энергию когерентного излучения (до 30-50%); малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 Ггц); простота конструкции; возможность перестройки длины волны X, излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.
Люминесценция в полупроводниках. При рекомбинации электронов проводимости и дырок в полупроводниках освобождается энергия, к-рая может испускаться в виде квантов излучения (люминесценция) или передаваться колебаниями кристаллической решётки, т. е. переходить в тепло. Доля излучат. актов рекомбинации у таких полупроводников, как Ge и Si, очень мала, однако в нек-рых полупроводниках (напр., GaAs, CdS) при очистке и легировании она может приближаться к 100%.
Для наблюдения люминесценции необходимо применить к.-л. способ возбуждения (накачки) кристалла, т. е. способ генерации избыточных электронно-дырочных пар (светом, быстрыми электронами или электрич. полем). При малой скорости образования избыточных электронно-дырочных пар излучательная рекомбинация носит беспорядочный (спонтанный) характер и используется в нелазерных полупроводниковых источниках света (см. Светоизлучающий диод). Чтобы получить генерацию когерентного излучения, т. е. лазерный эффект, необходимо создать особое состояние люми-несцирующего кристалла - состояние с инверсией населённостей.
Рекомбинация электронно-дырочной пары может сопровождаться испусканием кванта излучения, близкого по энергии к ширине запрещённой зоны ДЕ полупроводника (рис. 1, а); при этом длина волны Х~~hc/ДЕ, где h - Планка постоянная, с-скорость света.
Рис. 1, Энергетические схемы: а - накачки н излучательной рекомбинации в полупроводнике; б - оптического усиления при наличии инверсии населённостей состояний вблизи краёв зон - дна Ес зоны проводимости и потолка Еv валентной зоны; ДЕ - ширина запрещённой зоны, Еэf и Едf - квазиуровни Ферми для электронов проводимости и дырок.
Инверсия населённостей в полупроводниках. Оптическое квантовое усиление в полупроводнике может наблюдаться в том случае, если зона проводимости вблизи её дна Ес заполнена электронами в большей степени, чем валентная зона вблизи её потолка Еv. Преобладание числа переходов с испусканием квантов над переходами с их поглощением обеспечивается тем, что на верхних уровнях находится больше электронов, чем на нижних, тогда как вероятности вынужденных переходов в обоих направлениях одинаковы. Заполнение зон принято описывать с помощью т. н. квазиуровней Ферми, отделяющих состояния с вероятностью заполнения уровней больше 1/2 от состояний с вероятностью заполнения меньше 1/2 Если Еэfи Едf - квазиуровни Ферми для электронов и дырок, то условие инверсии населённостей относительно переходов с энергией hv (где v - частота излучения) выражается формулой:
[2018-20.jpg]
Для поддержания такого состояния необходима высокая скорость накачки, восполняющей убыль электронно-дырочных пар вследствие излучательных переходов. Благодаря этим вынужденным переходам поток излучения нарастает (рис. 1, б), т. е. реализуется оптическое усиление.
В П. л. применяют след. методы накачки: 1) инжекция носителей тока через р-n-переход (см. Электронно-дырочный переход), гетеропереход или контакт металл - полупроводник (инжекционные лазеры); 2) накачка пучком быстрых электронов; 3) оптич. накачка; 4) накачка путём пробоя в электрич. поле. Наибольшее развитие получили П. л. первых двух типов.
2018.htm
ПОЛЮСЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ (Северный и Южный).
Общие сведения. П. г.- точки пересечения воображаемой оси вращения Земли с земной поверхностью; в П. г. сходятся земные меридианы. Северный полюс располагается в Сев. полушарии, в центр. части Сев. Ледовитого океана. Южный полюс находится в Юж. полушарии, на материке Антарктида. На П. г. нет геогр. долготы, нет обычных сторон горизонта. П. г.- точки поверхности Земли, к-рые не участвуют в её суточном вращении. Взаимное положение оси вращения Земли к плоскости её орбиты таково, что вблизи П. г. Солнце не поднимается выше 23 1/2°, в связи с чем климат в р-не П. г. отличается суровостью; низкие темп-ры сопровождаются сильными ветрами и метелями. См. также Арктика и Антарктида.
История достижения географических полюсов. Попытки достичь Северного полюса неразрывно связаны с историей изучения и освоения Арктики. Во 2-й половине 19 в. к достижению Северного полюса стремились англичанин Г. Гудзон в 1607 (80°23' с. ш.), рус. мореплаватель В. Я. Чичагов в 1766 (80°30' с. ш.), англичане К. Фипс в 1773 (80°48' с. ш.)и У. Пар-ри в 1827 (82°45' с. ш.), американец Дж. Локвуд в 1882 (83°24' с. ш.)и др. В 1895 норвежский полярный путешественник Ф. Нансен в сопровождении Ф. Иогансена на лыжах и с собачьими упряжками прошёл с дрейфовавшего во льдах Арктического басе, судна "Фрам" до 86°14' с. ш. Весной 1900 итальянец У. Каньи, также пользовавшийся собачьими упряжками, достиг 86°34' с. ш. В сент. 1909 американец Ф. Кук объявил, что он достиг р-на Сев. полюса (примерно 88° с. ш.) 21 апреля 1908, но не представил никаких доказательств. Принято считать поэтому, что первым достиг Сев. полюса (89°55' с. ш., по оптимальным расчётам амер. экспертов) 6 апр. 1909 на собачьих упряжках американец Р. Пири.
Совершенно новые возможности в достижении Сев. полюса открылись с развитием воздухоплавания и авиации. Первая попытка проникнуть в р-н Сев. полюса на возд. шаре принадлежит шведу С. Андре (июль 1897). Она окончилась трагично. В 1926 над Сев. полюсом пролетели без посадки самолёт под управлением Р. Бэрда (США) и дирижабль "Норвегия" под рук. Р. Амундсена (Норвегия), в 1928 - дирижабль "Италия" под р |
