К криоэлектронным приборам относят криотронные переключатели, генераторы, усилители, резонаторы, преобразователи частоты, фильтры, линии задержки, и другие приборы.

КОНТАКТНЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

РАБОТА ВЫХОДА

Ряс. 8.1. Изменение потенциальной энергии электрона

С удалением его от поверхности металла

Рис. 8.2. Работа выхода электронов из полупроводника: Xо — термодинамическая работа выхода; Xвн — внешняя работа выхода; Xi — работа выхода электрона из глубины валентной зоны

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

При повышении температуры появляются электроны, обладающих кинетической энергией, превышающей высоту потенциального барьера. Такие электроны способны выходить из металла («испаряться»). Поэтому нагретый металл испускает электроны. Это явление получило название термоэлектронной эмиссии. Поместив вблизи нагретого металла проводник и создав между ним и металлом электрическое поле, можно получить термоэлектронный ток.

Плотность тока термоэлектронной эмиссии j равна:

(8.6)

Соотношение (8.6) называют формулой Ричардсона—Дешмена, а коэффициент А — постоянной Ричардсона. Логарифмируя (8.6), получаем

(8.8)

График этой функции изображен на рис. 8.6.

Рис. 8.6. Зависимость плотности тока термоэлектронной эмиссии от

Температуры

График представляет собой прямую, по наклону которой можно определить термодинамическую работу выхода Xо. Экстраполируя эту прямую до пересечения с осью ординат, можно найти постоянную Ричардсона А.

Эффект Шоттки. Ускоряющее поле у эмиттирующей поверхности, действуя на электрон, уменьшает потенциальную энергию электрона.

Из рис. 8.8, б видно, что ускоряющее поле понижает потенциальный барьер.

Рис. 8.8. Влияние внешнего поля на высоту и форму

Потенциального барьера при эффекте Шоттки

Понижение потенциального барьера под действием внешнего поля называется эффектом Шоттки.

Внешнее ускоряющее поле вызывает не только понижение потенциального барьера, но и уменьшение его толщины d (рис. 8.8, б), что делает такой барьер прозрачным для туннельного просачивания электронов.

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

При сближении и контакте двух электронных проводников энергетические схемы которых показаны на рис. 8.9, а. Приведем проводники в контакт, сблизив их до такого расстояния, при котором возможен обмен электронами. Контактной разностью потенциалов определяется разностью работ выхода электронов из контактирующих проводников.

Контактная разность потенциалов может играть большую роль в работе полупроводниковых приборов. Контактные явления лежат также в основе работы многих полупроводниковых и других твердотельных приборов и устройств.

ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ р-п-ПЕРЕХОДА

Прогресс в развитии полупроводниковой электроники связан с использованием контакта двух примесных полупроводников с различным типом проводимости. Такой контакт получил название электронно-дырочного перехода или р—п-перехода.