Большая Советская Энциклопедия (--)

S-прибо'ры, полупроводниковые приборы, действие которых основано на S-oбразной вольтамперной характеристике, на которой есть один (АВ) или несколько участков с отрицательным сопротивлением (см. рис.). У полупроводниковых приборов существует 2 типа нелинейных вольтамперных характеристик. Один из них характеризуется N-oбразной формой (см. Туннельный диод, Ганна диод), другой — S-oбразной. S-п. реализуются различными способами. Первым S-п. был кристадин. К S-п. относятся четырёхслойные структуры, в которых чередуются слои полупроводника с проводимостями n- и р-типов (тетристор). Четырёхслойная структура содержит три р — n-перехода (см. Электронно-дырочный переход). Рабочий диапазон токов и напряжений тетристоров колеблется от единиц до десятков и сотен а и от десятков до нескольких сотен в и выше. Др. распространённым S-п. является двухбазовый диод (однопереходный транзистор), у которого имеются 3 электрода и 2 цепи — эмиттерная и межбазовая. При наличии тока в межбазовой цепи в эмиттерной цепи возникает S-xapakтеристика. S-xapakтеристику имеют также при определённых условиях лавинные транзисторы, Ганна диоды и лавинно-инжекционные полупроводниковые диоды.

  Наибольшее практическое применение получили четырёхслойные структуры; они используются в электротехнической промышленности, в силовой и преобразовательной технике (где они вытеснили громоздкие и ненадёжные тиратроны) и в электронике. Широкое распространение получил и двухбазовый диод, на основе которого создаются релаксационные генераторы и линии задержки. В перспективе — использование четырёхслойных структур и однопереходных транзисторов в микроэлектронике.

  Вводя в полупроводник примеси, создающие глубоколежащие энергетические уровни в запрещенной зоне, значительно повышают его сопротивление. При протекании тока первоначальное низкое сопротивление восстанавливается (компенсируется), причём часто повышение проводимости полупроводника сопровождается понижением падения напряжения на нём в то время, как ток растет. Это и обусловливает S-oбразную вольтамперную характеристику. Известны S-п. на компенсированных Si, Ge, GaAs и др. материалах. В большинстве случаев переход от высокого сопротивления к низкому сопровождается шнурованием тока, т. е. уменьшением поперечного сечения токового канала. Шнурование тока имеет место (в пренебрежении собственными магнитными полями тока) только в S-п. Например, в S-диодах из Si, компенсированного кадмием, удалось наблюдать скачкообразное уменьшение диаметра сечения токового канала от 400 мкм до 80—100 мкм. Шнурование тока наблюдается в компенсированном Ge, четырёхслойных структурах и т. д. С увеличением тока шнур расширяется так, что плотность тока в нём остаётся постоянной. При этом шнур может занять всю площадь контакта, как бы велика она ни была. Шнур может перемещаться как целое (например, в магнитном поле), не меняя величины поперечного сечения. Обе особенности указывают на возможности практического использования S-п. для создания коммутаторов и переключателей тока высокой надёжности.

  S-п. имеют по крайней мере 2 устойчивых состояния. Это позволяет создавать на их основе нейристоры, представляющие собой электронную модель окончания нервной клетки — аксона. В S-п., созданных на основе компенсированного CaAs, наблюдается свечение при переходе прибора из высокоомного состояния в низкоомное. Т. е., S-п. может быть управляемым источником света.

  Находят применение также тетристоры. Возможно управление тетристорами при помощи падающего на них пучка света.

  Лит.: Лосев О. В., Детектор-генератор, детектор-усилитель, «Телефония и телеграфия без проводов», 1922, № 14; Гаряинов С. А., Абезгауз И. Д., Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением, М., 1970; Полупроводниковые приборы и их применение. Сб. ст., под ред. Я. А. Федотова, в. 19, М., 1968; то же, в. 25, М., 1971; Стафеев В. И., Модуляция длины диффузионного смещения как новый принцип действия полупроводниковых приборов, «физика твердого тела», 1959, т. 1, в. 6; Волков А. Ф., Коган Ш. М., Физические явления в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью, «Успехи физических наук», 1968, т. 96, в. 1.

  Г. М. Авакьянц.

Рис. к ст. S-приборы.

Tabula Rasa