БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ШО)

Структура детекторного Шотки диода: 1 — полупроводниковая подложка; 2 — эпитаксиальная плёнка; 3 — контакт металл — полупроводник; 4 — металлическая плёнка; 5 — внешний контакт.

Шо'тки эффе'кт,уменьшение работы выхода электронов из твёрдых тел под действием внешнего ускоряющего их электрического поля. Ш. э. проявляется в росте тока насыщения термоэлектронной эмиссии , в уменьшении энергии поверхностной ионизации (см. Ионная эмиссия ) и в сдвиге порога фотоэлектронной эмиссии в сторону бо'льших длин волн l Ш. э. возникает в полях Е , достаточных для рассасывания пространств. заряда у поверхности эмиттера ( Е ~ 10 —100 в × см ¾1), и существен до полей Е ~ 10 6 в . см ¾1. При Е > 10 7 в × см ¾1 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)

(e o— диэлектрическая проницаемость вакуума), потенциал этой силы (j э. и.= — е /16pe о х. Внешнее электрическое поле уменьшает j э. и.на величину Е . х (см. рис. ); на границе металл — вакуум появляется потенциальный барьер с вершиной при х = х м= . При E £ 5 .10 6 в .см ¾1 x m ³ 8Å. Уменьшение работы выхода F за счёт действия поля равно: , например при Е = 10 5 в . см ¾1DF = 0,12 эв и х м=60 Å. В результате Ш. э. j экспоненциально возрастает от j oдо , 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 белее сложно. Электрическое поле проникает в них на бо'льшую глубину (от сотен до десятков тысяч атомных слоев). Поэтому заряд, индуцированный эмиттированным электроном, расположен не на поверхности, а в слое толщиной порядка радиуса экранирования r э. Для х > r э справедлива формула (1), но для полей Е во много раз меньших, чем у металлов ( Е~ 10 2 — 10 4 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 (~10 13 см ¾2) 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: Ф м— работа выхода металла; ∆Ф — уменьшение работы выхода под действием внешнего электрического поля; Е F— уровень Ферми в металле; х м— расстояние от вершины потенциального барьера до поверхности металла; штриховкой показаны заполненные электронные состояния в металле.

Шотла'ндия(Scotland), административно-политическая часть Соединённого королевства Великобритании и Северной Ирландии. Занимает северную часть о. Великобритания и прилегающие острова: Гебридские, Оркнейские, Шетлендские. Ш. имеет некоторые автономные права. Площадь 78,8 тыс. км 2. Население 5,2 млн. чел. (1971), главным образом шотландцы , говорят на диалекте английского языка; литературный язык — английский. Своеобразная этническая группа Ш. — гэлы. Верующие—протестанты. Административно Ш. разделена на районы (Дамфрис-энд-Галлоуэй, Бордерс, Стратклайд, Лотиан, Файф, Сентрал, Тейсайд, Грампиан, Хайленд) и 3 островные территории (Шетленд, Оркни, Западные острова); все они подразделяются на административные округа. Главный город — Эдинбург.

В рельефе преобладают возвышенности и горы — Северо-Шотландское нагорье высотой до 1343 м (г. Бен-Невис, высшая точка Великобритании) и Южно-Шотландская возвышенность; между ними — Среднешотландская низменность. Вдоль побережий узкие низменные равнины. Климат умеренный океанический; в Эдинбурге средняя температура января 3,4 °С, июля 14,4 °С; на З. выпадает до 2000 мм осадков, на В. — до 700 мм. Густая речная сеть, наиболее известная река — Клайд; много озёр: Лох-Ломонд, Лох-Несс и др. Широко распространены вересковые пустоши. В экономическом отношении различаются плотно заселённый ( 3/ 4всего населения Ш.), преимущественно индустриальный, район Среднешотландской низменности и редко заселённые, преимущественно аграрные, районы Южно-Шотландской возвышенности и Северо-Шотландского нагорья. В промышленности занято свыше 1/ 3экономически активного населения, в сельском хозяйстве менее 1/ 10. Главные промышленные узлы: конурбация Клайдсайд (с центром Глазго ) и Эдинбург , промышленные центры — города восточного побережья — Абердин, Данди, Грейнджмут и др. Основные отрасли: добыча угля, чёрная металлургия, алюминиевая промышленность, судостроение (около 1/ 3всех британских судов), электротехника и электроника, производство конторского оборудования, часов, химия и нефтехимия, текстильная, пищевая, бумажная, полиграфическая промышленность. Близ восточного побережья Ш. — на шельфе Северного моря — нефтеразработки. В сельском хозяйстве преобладает животноводство. В пределах нагорий сосредоточено значит. поголовье овец; на равнинах Западной Ш. разводят главным образом крупный рогатый скот (молочных и мясных пород). На прибрежной и Среднешотландской низменности животноводство сочетается с полеводством (ячмень, пшеница, картофель).