инверсионные поля что это

ИНВЕРСИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Смотреть что такое «ИНВЕРСИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ» в других словарях:

быстрая инверсия магнитного поля — Обращение направления магнитного поля за время, меньшее чем период ларморовской прецессии в этом поле. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.]… … Справочник технического переводчика

быстрая инверсия магнитного поля — Обращение направления магнитного поля за время, меньшее чем период ларморовской прецессии в этом поле … Политехнический терминологический толковый словарь

ИНВЕРСИЯ (геомагнитного поля) — ИНВЕРСИЯ геомагнитного поля, изменение направления (полярности) магнитного поля Земли (см. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ) на обратное, наблюдается через интервалы времени от 500 тыс. лет до 50 млн. лет. В нашу эпоху (эпоху нормальной полярности) южный… … Энциклопедический словарь

Инверсии магнитного поля Земли — Инверсии за последние 5 млн лет: чёрным периоды с полюсностью как сейчас белым с обратной Инверсия магнитного поля изменение направления магнитного поля Земли в г … Википедия

ИНВЕРСИЯ — (лат.). Превращение вообще и особенно превр. сахара в глюкозы и фруктозы. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ИНВЕРСИЯ [лат. inversio переворачивание, перестановка] 1) лингв. изменение обычного порядка… … Словарь иностранных слов русского языка

ИНВЕРСИЯ — геомагнитного поля изменение направления (полярности) магнитного поля Земли на обратное, наблюдается через интервалы времени от 500 тыс. лет до 50 млн. лет. В нашу эпоху (эпоху нормальной полярности) южный магнитный полюс находится вблизи… … Большой Энциклопедический словарь

инверсия — и; ж. [лат. inversio перестановка] Изменение нормального положения элементов, расположение их в обратном порядке. И. в словорасположении (лингв., лит.; изменение порядка слов как стилистический приём). И. температуры (метео; повышение температуры … Энциклопедический словарь

Феномен 2012 года — Эсхатология Христианская эсхатология Библейские тексты Библейские пророчества Книга Откровения … Википедия

ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ — ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ, наука, занимающаяся исследованием изменений в направлении и силе МАГНИТНОГО поля Земли на протяжении всей геологической истории. Имеет большое значение в исследовании теории КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ДРЕЙФА. Поскольку «магнитная память»… … Научно-технический энциклопедический словарь

Источник

Инверсионные поля что это

(3.1)

Отметим, что в случае реализации эффекта поля источником внешнего электрического поля могут быть заряды на металлических пластинах вблизи поверхности полупроводника, заряды на границе и в объеме диэлектрического покрытия и т.д.

(3.2)

Значение электростатического потенциала на поверхности полупроводника называется поверхностным потенциалом и обозначается ψ_s. На зонной диаграмме (рис. 3.1) величина ψ_s отрицательна.

Рис. 3.1. Зонная диаграмма приповерхностной области полупроводника n-типа

Выразим концентрацию электронов n и дырок p в ОПЗ через электростатический потенциал ψ. В квазинейтральном объеме в невырожденном случае

(3.3)

(3.4)

Величины концентраций электронов n_s и дырок p_s на поверхности носят название поверхностной концентрации и имеют значения

(3.5)

В зависимости от направления и величины внешнего электрического поля, типа полупроводниковой подложки различают 4 различных состояния поверхности полупроводника: обогащение, обеднение, слабая инверсия и сильная инверсия. Все эти ситуации отражены на рисунке 3.2 для полупроводника n-типа.

Переход от состояния обогащения к состоянию обеднения происходит при значении поверхностного потенциала ψ_s = 0, получившем название потенциала «плоских» зон. При этом концентрации основных и неосновных носителей на поверхности и в объеме совпадают.

Переход от области обеднения к области слабой инверсии происходит при значении поверхностного потенциала |ψ_s| = φ₀, соответствующем состоянию поверхности с собственной проводимостью

Рис. 3.2. Зонная диаграмма приповерхностной области полупроводника n-типа при различных состояниях поверхности:
а) обогащение; б) обеднение; в) слабая инверсия; г) сильная инверсия

Переход от области слабой инверсии к области сильной инверсии происходит при значении поверхностного потенциала ψ_s = 2φ₀, получившем название «порогового» потенциала. При этом концентрация неосновных носителей на поверхности равна концентрации основных носителей в объеме полупроводника.

Та область в ОПЗ, где суммарная концентрация свободных носителей электронов и дырок меньше, чем концентрация ионизованной примеси, называется областью обеднения. Область в ОПЗ, где концентрация свободных неосновных носителей больше, чем основных, получила название инверсионного канала.

Источник

Обедненный, инверсионный и обогащенный слои полупроводника

При формировании приповерхностной области полупроводника могут встретиться следующие три важных случая: обеднение, инверсия и обогащение этой области носителями тока.

Обедненная область появляется в том случае, когда на поверхности полупроводника возникает поверхностный заряд, по знаку совпадающий со знако основныхносителей тока, а по величине не настолько большой, чтобы вызвать пересечение кривой электростатического потенциала с уровнем Ферми.

Вызванный таким зарядом изгиб зон приводит к увеличению расстояния от уровня Ферми до дна зоны проводимости в полупроводнике п-типа и до вершины валентной зоны в полупроводнике р-типа.

Увеличение этого расстояния сопровождается обеднением приповерхностной области основными носителями тока: их концентрация, как и концентрация неосновных носителей, оказывается много меньше концентрации нескомпенсированной примеси, определяющей тип проводимости полупроводника.

Инверсионная область. При высокой плотности поверхностного заряда, по знаку совпадающего со знаком основных носителей тока, кривая электростатического потенциала соответствующая середине запрещенной зоны, может пересечь уровень Ферми и располагаться выше его в полупроводниках п-типа и ниже — в полупроводниках р-типа.

В этом случае расстояние от уровня Ферми до потолка валентной зоны в полупроводнике п-типа оказывается меньше расстояния до дна зоны проводимости, вследствие чего концентрация неосновных носителей тока (дырок) у поверхности полупроводника будет выше концентрации основных носителей и тип проводимости этой области изменится. Это явление получило название инверсии, а слои, в которых оно наблюдается, называются инверсионными слоями.

Если знак поверхностного заряда противоположен знаку основных носителей тока в полупроводнике, то под его влиянием происходит притяжение к поверхности основных носителей тока и обогащение ими приповерхностного слоя. Такие слои называются обогащенными.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Инверсия

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Различают два типа инверсии:

— приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии — десятки метров)

— инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15—20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.

Нормальные атмосферные условия

Как правило, в нижних слоях атмосферы (тропосфера) воздух около поверхности Земли теплее чем воздух, расположенный выше, поскольку атмосфера в основном нагревается от солнечного излучения через земную поверхность. С изменением высоты температура воздуха понижается, средняя скорость уменьшения составляет 1 °C на каждые 160 м.

Причины и механизмы возникновения инверсии

При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга (Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности), например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной «крышкой».
Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам гор и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсия наглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзному загрязнению.

Изображение

Инверсия опускания

Инверсия температуры может возникнуть в свободной атмосфере при опускании широкого слоя воздуха, и нагреве его вследствие адиабатического сжатия, что обычно связывается с субтропическими областями высокого давления. Турбулентность может постепенно поднять инверсионный слой на большую высоту и «проколоть» его, в результате чего образуются грозы и даже (при определённых обстоятельствах) тропические циклоны.

Последствия температурной инверсии

При прекращении нормального процесса конвекции происходит загрязнение нижнего слоя атмосферы. Это вызывает проблемы в городах с большими объёмами выбросов. Инверсионные эффекты часто возникают в таких больших городах, как Мумбаи (Индия), Лос-Анджелес (США), Мехико (Мексика), Сан-Паулу (Бразилия), Сантьяго (Чили) и Тегеран (Иран). Небольшие города, такие как Осло (Норвегия) и Солт-Лейк-Сити (США), расположенные в долинах холмов и гор, также испытывают влияние запирающего инверсионного слоя. При сильной инверсии загрязнения воздуха могут стать причиной респираторных заболеваний. Великий смог в 1952 году в Лондоне является одним из самых серьёзных подобных событий — из-за него умерло более 10 тысяч человек.
Температурная инверсия представляет опасность для взлетающих самолётов, так как при входе воздушного судна в вышележащие слои более теплого воздуха снижается тяга двигателей.
Зимой инверсия может привести к опасным явлениям природы. Очень сильным морозам в антициклоне. Ледяному дождю при выходе атлантических и южных циклонов(особенно при прохождение их тёплых фронтов).

Научитесь что-то делать своими руками лучше с нашими техниками, статьями об авто и гараже, смотрите последние обзоры инструментов и материалов для ремонта; вдохновляйтесь приключенческими историями на строительную тематику. Друзья! Подпишитесь сейчас если наш сайт помог вам или просто понравился, вы можете помочь нам развиваться и двигаться дальше. Для этого можно:

Источник

Эффект поля

Эффект поля

Эффектом поля называют изменение концентраций носителей (проводимости) в приповерхностном слое ПП под действием электрического поля. Слой с повышенной концентрацией основных носителей называют обогащенным, а слой с пониженной концентрацией – обедненным. Третий режим – инверсный. Между металлической пластиной и полупроводником, разделенных воздухом (диэлектриком) приложено напряжение U. В этой системе МДП (металл – диэлектрик – полупроводник) протекание тока невозможно. Такая система равновесна и представляет собой своеобразный конденсатор, у которого одна из обкладок полупроводник.

Рисунок 5.22 – Эффект поля в структуре металл-диэлектрик-полупровдник

На этой обкладке будет наведен по значению такой же заряд, как и на металлической. Однако в отличие от металла заряд в полупроводнике не сосредотачивается на поверхности, а распространяется на некоторое расстояние в глубь кристалла.

Электрическое поле, созданное напряжением U, распределяется между диэлектрикам и полупроводником. Поле в диэлектрике Е_Д постоянное (так, как в диэлектрике нет объемных зарядов), а поле в полупроводнике заведомо непостоянное, так как, заряд спадает от поверхности в глубь полупроводника.

14 мкм в собственном полупроводнике (кремний). Значение L_D – определяется на расстоянии при котором потенциал уменьшается в е раз, по сравнению с максимальным значением φ_S на поверхности (составляет несколько десятых долей вольта). В примесных полупроводниках L_D

Если принять потенциал в объеме полупроводника равным нулю, то потенциал поверхности будет отличен от нуля благодаря наличию зарядов между объемом и поверхностью. Разность потенциалов между поверхностью и объемом называют поверхностным потенциалом и обозначают через φ_s.

Следует заметить, что в отсутствие внешнего напряжения поверхностный потенциал не падает до нуля, а имеет конечную равновесную величину φ_S0. Она обусловлена наличием поверхностных состояний, которые способны захватывать или отдавать электроны на сравнительно длительное время. Еще одним фактором, влияющим на величину φ_S0 является контактная разность потенциалов между металлом и полупроводником. Внешнее напряжение, необходимое для того, чтобы скомпенсировать равновесный поверхностный потенциал, называется напряжением спрямления зон и обозначается через U_F (от Flat Band — плоские зоны).

Как уже отмечалось, электрическое поле распределяется между диэлектрикам и полупроводником. Поле в диэлектрике возрастает при уменьшении расстояния d. Расстояние d не может быть произвольно малым: при условии d

(5.1)

В общем случае плотность заряда в полупроводнике записывается следующим образом:

(5.2)

Концентрации свободных носителей, в правой части связаны с величиной электростатического потенциала φ_Е.

Величину поверхностного потенциала можно найти из условия непрерывности электрической индукции на границе полупроводник-диэлектрик:

, (5.3)

Поле в диэлектрике постоянное, поэтому:

; (5.4)

поле в полупроводнике на границе с диэлектриком определяется функцией φ(х):

(5.5)

Рисунок 5.23 – Зависимость поверхностного потенциала в собственном полупроводнике от толщины диэлектрика и напряжения на металлическом электроде

Опуская математические выкладки, приведем зависимость φ_S(U) в виде кривых на рисунке 5.23. Из этих кривых видно, что поверхностный потенциал составляет тем большую долю приложенного напряжения, чем тоньше диэлектрик (чем меньше параметр а). При всех реальных значениях толщины диэлектрика и приложенного напряжения поверхностный потенциал не превышает нескольких десятых долей вольта.

Примесный полупроводник. Особенностью эффекта поля в примесных полупроводниках по сравнению с собственными является возможность получения как обогащенных, так и обедненных слоев.

Режим обогащения соответствует такой полярности приложенного напряжения, при которой основные носители притягиваются к поверхности. Меньшее искривление зон обусловлено тем, что примесный полупроводник богат подвижными носителями и потому даже небольшой поверхностный потенциал обеспечивает необходимый заряд вблизи поверхности.

а – режим обогащения; б – режим обеднения; в – образование инверсионного слоя

Рисунок 5.24 – Эффект поля в примесных полупроводниках

Режим обеднения соответствует такой полярности приложенного напряжения, при которой основные носители отталкиваются от поверхности. В этом случае поверхностный потенциал может иметь гораздо большие значения, чем в режиме обогащения (рис. 5.24,б). Отталкивание основных носителей, как уже отмечалось, приводит к появлению объемного некомпенсированного заряда примесных ионов.

Положив в этом выражении х = 0 и φ(0) = φ_s, найдем протяженность (толщину) обедненного слоя:

(5.7)

Хотя структура выражений (5.7) и (5.6) одинакова, между ними есть и существенная разница: дебаевская длина зависит только от свойств материала, тогда как толщина объемного заряда зависит еще и от приложенного напряжения, поскольку от него зависит потенциал φ_S (рисунок 5.23). Обычно величина l₀ в несколько раз превышает величину l_D.

С ростом напряжения основные носители продолжают отталкиваться (а обедненный слой расширяться), но одновременно к поверхности притягиваются неосновные носители. Когда нарастающий заряд неосновных носителей превысит заряд оставшихся основных, изменится тип проводимости приповерхностного слоя. Этот случай характеризуют термином инверсия типа проводимости, а слой, образованный неосновными носителями, называют инверсионным слоем (рисунок 5.24, в).

В обычных случаях максимальный поверхностный потенциал составляет 0,6-1В.

5.5.1 Понятие потенциала. В любом сечении ПП потенциал вычисляется путем деления на заряд электрона термодинамической работы выхода электрона, определенной разностью значений уровня Ферми и уровня вакуума. Эту работу можно представить также как сумму «внутренней» работы, необходимой для перевода электрона с уровня Ферми на дно зоны проводимости и «внешней» работы – для последующего перевода электрона в свободное пространство (вакуум) называемой сродством к электрону.

Изменение потенциала определяется изменением энергии дна зоны проводимости. Таким же точно будет изменение энергии потолка валентной и среднего уровня запрещенной зоны.

Положительное напряжение вызовет увеличения падения напряжения на слое окисла должно также произойти одинаковое увеличение положительного заряда акцепторов в приповерхностной области кремния. Рост заряда акцепторов возможен только вследствие уменьшения количества дырок по сравнению с состоянием равновесия. Таким образом, усиливается обеднение основными носителями, а происходящее нарушение электрической нейтральности характеризуется появлением заряда акцепторных ионов.

С увеличением положительного потенциала увеличивается толщина слоя, где обнаруживается не скомпенсированный дырками заряд ионов акцептора.

Это состояние ПП называется состоянием поверхностного обеднения.

При напряжениях больше, чем пороговое в приповерхностном слое происходит изменение типа электропроводности (инверсия) и называют инверсной областью.

При подаче отрицательного напряжения (минус на металл, плюс на подложке) произойдет ослабление поля в окисле и уменьшение разности потенциалов на нем, так как внешнее поле противоположено по знаку внутреннему полю в состоянии равновесия, что уменьшает заряд на обкладках конденсатора по сравнению с состоянием равновесия.

Если Uвнешнее компенсирует действие разности работ выхода металла и полупроводника, то при этом накопленный в МДП заряд уменьшается до нуля и, следовательно, исчезает электрическое поле в окисле и полупроводнике.

В этом момент структура уже не находится в состоянии равновесия. Полупроводник всюду оказывается электрически нейтральным, т.е. поверхностный потенциал равен нулю.

Источник