Флуктуации электрической проводимости полупроводников
- 1 к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»
Аннотация
Постановка проблемы. Физические процессы, вызывающие флуктуации электрической проводимости полупроводников, являются основой нескольких типов фундаментальных электрических шумов. Такие шумы широко исследуются и их изучение важно для развития представлений о флуктуационных явлениях в твердых телах. Флуктуации проводимости полупроводников во многом определяют электрический шум полупроводниковых приборов. Электрический шум влияет на характеристики и стабильность работы приборов. В связи с этим изучение флуктуаций электрической проводимости полупроводников актуально для проведения фундаментальных исследований и для решения многочисленных прикладных задач.
Цель. Исследовать в общем виде флуктуации электрической проводимости полупроводников и получить обобщенное выражение для спектра флуктуаций проводимости полупроводников.
Результаты. Рассмотрены флуктуации электрической проводимости полупроводников, вызванные флуктуациями числа свободных носителей. Подробно проанализированы флуктуации числа электронов в зоне проводимости полупроводника. Флуктуационный процесс изменения числа свободных электронов рассмотрен следующим образом: имеются статистические связи между событиями процесса, заданные в общем виде. Вычислен спектр флуктуаций числа электронов в зоне проводимости. В итоге найдено выражение весьма общего вида для спектра флуктуаций электрической проводимости полупроводников.
Практическая значимость. Полученное выражение для спектра позволит в многочисленных случаях непосредственно определять выражения для спектров электрических шумов при проведении как фундаментальных, так и прикладных исследований. Результаты данной работы могут применяться для анализа флуктуаций в многочисленных типах полупроводников и использоваться для определения спектров флуктуационных процессов, имеющих различные статистические свойства, а также при разработке полупроводниковых приборов: для снижения шума и улучшения характеристик приборов, а в ряде случаев для повышения стабильности и надежности электронных устройств, созданных на основе полупроводников.
Для цитирования
Якубович Б.И. Флуктуации электрической проводимости полупроводников // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 1–2. С. 48−53. DOI: 10.18127/j15604128-202001-2-06. Yakubovich B.I. Fluctuations electrical conduction of semiconductors. Electromagnetic waves and electronic systems. 2020. V. 25. № 1–2. P. 48−53. DOI: 10.1812
Список источников
- Bonani F., Chione G. Noise in semiconductor devices, modeling and simulation. Berlin: Springer-Verlag. 2001. 212 p.
- Kogan Sh. Electronic noise and fluctuations in solids. Cambridge: Cambr. Univ. Press. 1996. 354 p.
- Якубович Б.И. Электрические флуктуации в твердых телах. Germany: AV Akademikerverlag. 2013. 212 с.
- Якубович Б.И. Электрические флуктуационные явления в твердых телах. Riga: SIA OmniScriptum Publishing. 2018. 264 с.
- Jones B.K. Electrical noise as a measure of quality and reliability in electronic devices // Adv. Electron. Electron. Phys. 1993. V. 87. P. 201−257.
- Якубович Б.И. Электрические флуктуации в неметаллах. СПб.: Энергоатомиздат. 1999. 208с.
- Kirton M.J., Uren M.J. Noise in solid-state microstructures: A new perspective on individual defects, interface states and lowfrequency (1/f) noise // J. Adv. Phys. 1989. V. 38. № 4. P. 367−468.
- Fleetwood D.M. 1/f noise and defects in microelectronic materials and devices // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. № 4. P. 1462−1486.
- Якубович Б.И. Особенности электрического низкочастотного шума в полупроводниках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2018. Т. 23. № 4. С. 46−50.
- Kleinpenning T.G.M. On 1/f noise and random telegraph noise in very small electronic devices // Physica B. 1990. V. 164. № 3. P. 331−334.
- Vandamme L.K.J. Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electron devices // IEEE Trans. Electron Devices. 1994.