БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Э. п. используют в устройствах ультразвуковой дефектоскопии и подводного звуковидения, в приборах медицинской диагностики, как быстродействующие электронные коммутаторы и т. д.

Лит.: Грасюк Д. С. [и др.], Ультразвуковой интроскоп с новым электронно-акустическим преобразователем «У-55», «Акустический журнал», 1965, т. 11, в. 4; Прохоров В. Г., Семенов С. П., О построении систем акустической голографии, в сборнике: Современное состояние и перспективы развития голографии, Л., 1974.

В. Д. Свет.

Электро'нно-ды'рочная жи'дкость,конденсированное состояние неравновесной электронно-дырочной плазмы в полупроводниках (см. Плазма твёрдых тел ) . Э.-д. ж. образуется, когда концентрация электронов и дырок (свободных или связанных в экситоны ) превышает некоторое, зависящее от температуры критическое значение n kp . Эта концентрация легко достигается с помощью инжекции носителей, освещения полупроводника и т. п. При достижении n kpсистема неравновесных носителей тока претерпевает фазовый переход, подобный переходу газ — жидкость, в результате которого она расслаивается на две фазы: капли относительно плотной Э.-д. ж., окруженные газом экситонов, и свободных носителей. При этом плотность и кристаллическая структура полупроводника практически не затрагиваются. В отличие от обычных жидкостей, в Э.-д. ж. отсутствуют тяжёлые частицы (ионы, атомные ядра). Поэтому Э.-д. ж. обладает сильно выраженными квантовыми свойствами: она не может кристаллизоваться, а остаётся жидкостью вплоть до самых низких температур (см. Квантовая жидкость ) ; она не может быть жидкостью молекулярного типа, т. е. состоять из экситонов или экситонных молекул, а состоит из квазисвободных электронов и дырок, т. е. подобна жидкому металлу.

Кулоновское взаимодействие, связывающее частицы в Э.-д. ж., ослаблено диэлектрической проницаемостью кристалла. Поэтому по сравнению с обычными жидкостями энергии связи частиц E 0и их концентрации по в Э.-д. ж. весьма малы ( E 0~ 10 -2— 10 -1 эв, п 0~ 10 17— 10 19 см -3) . Область температур Т, при которых возможно существование Э.-д. ж., по порядку величины определяется соотношением: Т ³ (0,1 E 0/ к ) ~ 10—100 К ( к — Больцмана постоянная ) .

Диаметр капель обычно ~ 1—10 мкм, однако удаётся наблюдать капли с диаметрами до 1 мм. Капли можно ускорять до скоростей порядка скорости звука в кристалле, т. е. это подвижные области высокой металлической проводимости внутри практически не проводящего (при низких Т) кристалла. Э.-д. ж. можно рассматривать как устойчивые макроскопические «сгустки» введённой в кристалл энергии возбуждения. Эта энергия выделяется в процессе рекомбинации электронов и дырок частично в виде электромагнитного излучения (излучательные переходы), так что Э.-д. ж. являются интенсивными источниками света. Э.-д. ж. наиболее полно изучена в Ge и Si, однако есть указания на её существование и в других полупроводниках.

Лит. см. при ст. Экситон.

Л. В. Келдыш.

Электро'нно-ды'рочный перехо'д( p — n -переход), область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n к дырочной p ) . Поскольку в р -области Э.-д. п. концентрация дырок гораздо выше, чем в n -области, дырки из n -области стремятся диффундировать в электронную область. Электроны диффундируют в р -область. Однако после ухода дырок в n -области остаются отрицательно заряженные акцепторные атомы, а после ухода электронов в n -области — положительно заряженные донорные атомы. Т. к. акцепторные и донорные атомы неподвижны, то в области Э.-л. п. образуется двойной слой пространственного заряда — отрицательные заряды в р -области и положительные заряды в n -области ( рис. 1 ). Возникающее при этом контактное электрическое поле по величине и направлению таково, что оно противодействует диффузии свободных носителей тока через Э.-д. п.; в условиях теплового равновесия при отсутствии внешнего электрического напряжения полный ток через Э.-д. п. равен нулю. Т. о., в Э.-д. п. существует динамическое равновесие, при котором небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (электронами в р -области и дырками в n -области), течёт к Э.-д. п. и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый диффузией основных носителей (электронами в n -области и дырками в р -области), протекает через Э.-д. п. в обратном направлении. При этом основным носителям приходится преодолевать контактное поле ( потенциальный барьер ) . Разность потенциалов, возникающая между p- и n -областями из-за наличия контактного поля ( контактная разность потенциалов или высота потенциального барьера), обычно составляет десятые доли вольта.

Внешнее электрическое поле изменяет высоту потенциального барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через него. Если положит. потенциал приложен к р -области, то внешнее поле направлено против контактного, т. е. потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число основных носителей, способных преодолеть потенциальный барьер. Концентрация неосновных носителей по обе стороны Э.-д. п. увеличивается (инжекция неосновных носителей), одновременно в р- и n -области через контакты входят равные количества основных носителей, вызывающих нейтрализацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через Э.-д. п. При повышении приложенного напряжения этот ток экспоненциально возрастает. Наоборот, приложение положит, потенциала к и-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. При этом диффузия основных носителей через Э.-д. п. становится пренебрежимо малой.

В то же время потоки неосновных носителей не изменяются, поскольку для них барьера не существует. Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э.-д. п. течёт ток I s(ток насыщения), который обычно мал и почти не зависит от приложенного напряжения. Т. о., зависимость тока 1 через Э.-д. п. от приложенного напряжения U (вольтамперная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью ( рис. 2 ). При изменении знака напряжения ток через Э.-д. п. может меняться в 10 5—10 6раз. Благодаря этому Э.-д. п. является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов (см. Полупроводниковый диод ) . Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления ( варистора ) .