Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 6. 7 februari 1948 - Icke linjära motstånd av halvledande och spärrskiktbildande material, av Bertil Stålhane
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
21 februari 19A8
65
Icke linjära motstånd av halvledande
och spärrskiktbildande material
Fil. lic. Bertil Stålhane, Stockholm
Materialstudierna dominerar i många fall den
tekniska utvecklingen. Ett mellanområde mellan
keramik (kemi) och elektroteknik (fysik) bildar
halvledarmaterialforskningen.
Elektrovärmeinstitutet (EVI) har sedan många år bearbetat vissa
avsnitt av detta område, bl.a. för framställning
av spänningsberoende motstånd (ventilmotstånd)
på basis av kiselkarbid. Dessa motstånd
användas i s.k. ventilavledare1 och i form av små
enheter (varistorer, gnistsläckningsmotstånd) för
regulatorändamål samt i stort antal som
kontaktskydd, särskilt för telefonreläer2. Därtill har
kommit ett allmännare halvledarstudium för
utveckling av temperaturberoende motstånd
(kompensationsmotstånd, termistorer) och nya
spärrskiktbildande system3.
Det fysikaliska området "icke linjära motstånd"
är mycket stort, även om man inskränker sig till
strömförande system av fasta kroppar, och det
tilldrar sig ett betydande vetenskapligt och
tekniskt intresse. Litteraturen är mycket omfattande
och innehåller bl.a. monografier över
halvledarnas fysik samt diskussioner och rapporter över
tekniska tillämpningar. Liksom på andra
områden har betydande resultat nåtts i engelsk—
amerikanskt samarbete under krigsåren. Av
särskilt nyhetsintresse är termistorerna (Tekn. T.
1947 s. 573), som utvecklats på basis av starkt
temperaturberoende halvledarematerial.
Entusiastiska amerikanska forskare skriver att tekniken
nu efter ett århundrades fysikaliska och kemiska
forskningsansträngningar på detta område fått
nya hjälpmedel av en betydelse, som i flera
hänseenden kan jämföras med elektronrörets6.
En översikt som denna kan endast ofullständigt
ånge teorierna för strömöverföringen i
hithörande system och nämna några exempel på tekniska
tillämpningar. Nomenklatur och definitioner blir
även ofullständigt framförda. Redan
benämningen "icke-ohmska motstånd" eller "icke-linjära
motstånd" kräver en definition, som här måste
lämnas öppen. Uttrycket "icke-ohmsk" synes
avse en verklig avvikelse från Ohms lag. Det
förefaller riktigare att här använda det allmännare
uttrycket icke-linjära motstånd — "non-linear
resistances" —, som helt enkelt avser en (i vissa
621.315.59 : 621.316.86
fall tidsberoende) krökning av
E—/-karakteristiken.
Den icke-linjära karakteristiken hos
ifrågavarande system av fasta kroppar baserar sig i
huvudsak på två olika fenomen: temperaturändring
och stor temperaturkoefficient samt
spärrskikt-bildning (med analogier till överföring i vakuum
och gaser). Det är därför motiverat att göra en
uppdelning i temperaturberoende motstånd och
spärrskiktmotstånd. En särskild grupp av
spärr-skiktmotstånden bildar riktningsventilerna.
Temperaturberoende motstånd
Förutsättningen för de temperaturberoende
motståndens funktion är en temperaturkoefficient av
väsentlig storlek. I fråga om metaller kan denna
tecknas i en närmeformel RjRo = 1 + * t +
+ ß" f ..där oc och ß har positiva värden.
Metallerna kan ge termopositiva motstånd. Med detta
uttryck menar vi ett motstånd, som har positiv
temperaturkoefficient och är monterat med
begränsad värmeavledning, så att dess temperatur
och därmed resistansen stiger med belastningen.
Av särskilt intresse är i detta sammanhang
volfram, järn och nickel.
Ledare med negativ temperaturkoefficient kan
ge termonegativa motstånd. Temperaturen stiger
och resistansen sjunker med belastningen. De s.k.
halvledarna har sådana egenskaper. Halvledarnas
ledningsförmåga och deras temperaturberoende
erbjuder i och för sig ett intressant studium. Man
skiljer på elektronöverskott- och
elektronunderskott-ledare, de senare även kallade hål-ledare.
I båda fallen uppstår ledningsförmågan på grund
av oregelbundenheter i gittret (störställen), som
ger möjlighet till elektronförflyttning (resp.
hålförflyttning) under inverkan av ett osymmetriskt
fält. Antalet störställen, och därmed
ledningsförmågan, varierar med föroreningshalt och
avvikelser från de stökiometriska kemiska
proportionerna.
Störställenas aktivitet och ledningsförmåga G
växer med temperaturen enligt en ångtryck- eller
B
dissociationsformel av typen G = A’e—t, där A
och B är för materialet karakteristiska
konstanter. Här föreligger sålunda en fundamental
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
