Воздействие квантовых излучений можно упрощенно трактовать следующим образом: если энергия кванта больше ширины запрещенной зоны, то рассеяние кванта на электроне не превращает электрон в свободный.
Для создания первой пары носителей энергия кванта должна быть больше ширины запрещенной зоны и равной энергии ионизации.
Eи = 3DW
Если отвлечься от одноатомного представления, то процессы в зонной структуре полупроводника носят сложный характер. В трехмерном представлении нижняя граница запрещенной зоны представляет собой сложную поверхность. В этом случае расстояние от поверхности, отождествляемой с валентной зоной, до поверхности зоны проводимости зависит от волнового вектора.
Чаще всего переходы происходят с изменением волнового вектора. Это означает, что при существовании кратчайшего пути переход осуществляется с большими затратами – непрямой переход.
Характеристики излучений
Излучения подразделяются на две группы: корпускулярные и кватновые.
Корпускулярные излучения существуют в виде потоков частиц – электронов, протонов, нейтронов и так далее.
Квантовые излучения – это волновые процессы. Для мягкого рентгеновского излучения в качестве характеристики используют энергию квантоизлучения. Далее идет нормальное рентгеновское излучение, затем жесткое и сверхжесткое рентгеновские излучения. После этого следует мягкое g-излучение и жесткое g-излучение.
Мягкий рентген полностью поглощается тканями организма. По мере увеличения энергии толщина слоя полного поглощения растет, следовательно, квантовое излучение простреливает образец насквозь, часть энергии остается в теле, часть уходит.
Если плотность твердого тела растет, то длина свободного пробега кватна излучения уменьшается пропорционально изменению объемной плотности.
Полупроводниковые приборы подвергаются воздействию излучения в широком диапазоне энергий излучения. Каждый квант рентгеновского излучения поглощается активными слоями микросхемы, и она выходит из строя.
Для различных полупроводниковых материалов известны скорости генерации носителей в зависимости от интенсивности поглощения энергии. Различают экспозиционную и поглощенную дозы излучения. При поглощении дозы в каждом полупроводниковом материале генерируется определенное число пар носителе.
где 
- доза излучения;
- время облучения;
- мощность поглощенной
дозы.
Эффект импульсного облучения полупроводника на физическом уровне проявляется в виде кратковременных импульсов ионизационного тока через полупроводниковый прибор, что приводит к отказам микросхем.
Любой p-n переход при воздействии квантовых излучений превращается в генератор ионизационных токов с плотностью:
где g – коэффициент, характеризующий скорость генератора;
S – площадь перехода;
L – толщина слоя собирания носителей заряда.
Таким образом целесообразно использовать малоразмерные высоколегированные структуры. Также применяют радиационно-технологическую обработку элементов.
Контактные явления в полупроводниках
При образовании контакта полупроводниками различных типов, между полупроводником и металлом, между полупроводником и диэлектриком на границах разделов сред имеют место явления и эффекты, обозначаемые как "контактные явления".
При контакте полупроводников p и n типов возникает потенциальный барьер, а свойства контакта используются для построения биполярного транзистора и других полупроводниковых приборов. Свойства контакта металл – полупроводник используются для построения диодов и транзисторов Шоттки. В трехслойной структуре металл – диэлектрик – полупроводник на границах и в прилегающих областях формируются электрическое поле, потенциальный барьер, и в конечном итоге происходит инверсия типа проводимости - используется для создания полевых транзисторов. Явления, происходящие при контакте любых сред с полупроводником используются для создания структур функциональных преобразователей, эти же явления могут быть причиной ухудшения электрических параметров полупроводниковых структур.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.