V. Политическая экономия социализма 13 страница

Прыжковый механизм электропроводности характерен для многих аморфных и жидких полупроводников. Носители с энергиями в области псевдозапрещённой зоны переходят от состояния локализованного вблизи одной флуктуации к другой путём таких активированных перескоков (т. к. энергии состояний вблизи разных флуктуации различны, поскольку сами флуктуации случайны и по расположению и по величине). В П. с высокой подвижностью иногда при низких темп-pax также наблюдается прыжковая проводимость (если подавляющее большинство носителей локализовано на примесях, они могут перескакивать с примеси на примесь). Явления переноса в П. с малой подвижностью пока поняты в меньшей мере, чем для П. с зонным механизмом проводимости.

Диффузия носителей. С понятием подвижности связано понятие коэф. диффузии D носителей, хаотичность движения к-рых в отсутствие поля создаёт тенденцию к равномерному распределению их в объёме П., т. е. к выравниванию их концентрации. Если в образце П. есть области повышенной и пониженной концентраций, то в нём возникает " перетекайте" носителей, т. к. число частиц, уходящих из любой области в результате хаотич. движения, пропорционально числу частиц, находящихся в ней, а число приходящих - пропорционально числу частиц в соседних с ней областях. Диффузионные потоки j _д, выравнивающие концентрации п, пропорциональны интенсивности теплового движения и перепаду концентраций и направлены в сторону её уменьшения:
[ris]

Это равенство определяет понятие коэф. диффузии D, к-рый связан с подвижностью м. универсальным (если носители тока не вырождены) соотношением Эйнштейна:
[ris]

к-рое, в частности, отражает связь диффузии с интенсивностью теплового движения.

Для неравновесных носителей важной характеристикой является длина диффузии l д - путь, к-рый они успевают пройти диффузионным образом за время своей жизни t.:
[ris]

Величина l _д может быть различной, достигая в чистых П. с большой подвижностью 0, 1 см (Ge при 300К).

Гальваномагнитные явления в полупроводниках (явления, связанные с влиянием магнитного поля на прохождение тока в П.). Магнитное поле Н, перпендикулярное электрическому Е, отклоняет дрейфующие носители в поперечном направлении и они накапливаются на боковом торце образца, так что создаваемое ими поперечное электрич. поле компенсирует отклоняющее действие магнитного поля (см. Холла эффект). Отношение этого наведённого поперечного поля к произведению плотности тока на магнитное поле (постоянная Холла)в простейшем случае носителей одного типа с изотропной эффективной массой и независящим от энергии временем свободного пробега равно: l/пес, т. е. непосредственно определяет концентрацию п носителей. Магнетосопротивление в этом случае отсутствует, т. к. эдс Холла компенсирует полностью Лоренца силу.

В П. гальваномагнитные явления значительно сложнее, чем в металлах, т. к. П. содержат 2 типа носителей (или больше, напр, тяжёлые и лёгкие дырки и электроны), времена их свободного пробега существенно зависят от энергии, а эффективные массы анизотропны. Магнитное поле отклоняет электроны и дырки в одну сторону (т. к. дрейфуют они в противоположные стороны). Поэтому их заряды и наведённое поле частично компенсируются в меру отношения их концентраций и подвижностей. Если время релаксации зависит от энергии, то дрейфовая скорость и вклад в полный ток носителей разных энергий неодинаковы. Действия магнитного и наведённого поперечного электрич. полей компенсируются только в среднем, но не для каждого носителя, т. к. сила Лоренца пропорциональна скорости, а электрич. сила от неё не зависит, т. е. закручивающее действие магнитного поля как бы уменьшает длину свободного пробега более быстро дрейфующих частиц и тем самым уменьшает ток. Из-за анизотропии эффективных масс носители движутся в направлении поля и вся картина отклонения их магнитным полем меняется.

Изучение гальваномагнитных эффектов в П. даёт обширную информацию о концентрациях носителей, о структуре энергетич. зон П. и характере процессов рассеяния.

Термоэлектрические явления в полупроводниках. Возможности использования термоэлектрических явлений в П. перспективны для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а также для охлаждения. Полупроводниковые термоэлементы позволяют получать кпд преобразования ~10% или охлаждение до 230К. Причиной больших (на неск. порядков больших, чем в металлах) величин термоэдс и коэф. Пельтье (см. Пельтье эффект) в П. является относительная малость концентрации носителей. Электрон, переходя со дна зоны проводимости & с на уровень Ферми E_Fметалла, находящегося в контакте с данным П., выделяет энергию (теплоту Пельтье) П = Е_с - Е_F или поглощает её при обратном переходе. С термодинамич. точки зрения Е_F есть химический потенциал электронов и поэтому он должен быть одинаков по обе стороны контакта. В П. в области примесной проводимости величина П = Е_с - Е_F определяется условием: n = Nd - Na. При не слишком высокой концентрации примесей она оказывается большой (П = Е₀ - Е_F > > kT) и относительно быстро возрастающей с ростом темп-ры, что обеспечивает большие значения П и термоэдс а, связанной с П соотношением: П = аТ.

В металлах Е_F лежит глубоко в разрешённой зоне и из-за очень сильного вырождения в переносе тока принимают участие лишь электроны с энергиями очень близкими к Е_F. Среднее изменение энергии электрона при прохождении контакта двух металлов оказывается поэтому очень малым: П ~ kT.

Контактные явления, р - n -переход. Контакты П. с металлом или с др. П. обладают иногда выпрямляющими свойствами, т. е. значительно эффективнее пропускают ток в одном направлении, чем в обратном. Это происходит потому, что в приконтактной области изменяется концентрация или даже тип носителей тока, т. е. образуется пространственный заряд, обеспечивающий контактную разность потенциалов, необходимую для выравнивания (в состоянии равновесия) уровней Ферми по обе стороны контакта. В отличие от металлов, в П. эта область оказывается достаточно широкой, чтобы при малой концентрации носителей обеспечить нужный перепад потенциала. Если знак контактной разности потенциалов таков, что концентрация носителей в приконтактной области становится меньшей, чем в объёме П., то приконтакт-ный слой определяет электросопротивление всей системы. Внешняя разность потенциалов дополнительно уменьшает число носителей в приконтактной области, если она добавляется к контактной разности потенциалов или, наоборот, увеличивает их концентрацию, если знак её противоположен. Т. о., сопротивление контакта для токов в прямом и обратном направлениях оказывается существенно разным, что и обеспечивает выпрямляющие свойства контакта (барьер Ш о т к и).

Такие контакты явились первыми полупроводниковыми приборами (выпрямители, детекторы), однако развитие полупроводниковой электроники началось лишь после того, как были созданы р - n -пе-реходы (см. Электронно-дырочный переход) - контакты областей П. с разным типом проводимости внутри единого полупроводникового кристалла. Контактная разность потенциалов в этом случае близка к Ширине запрещённой зоны, т. к. Е_F в га-области лежит вблизи дна зоны проводимости Е_c, а в р-области - вблизи валентной зоны Е_V. Уменьшающая её внешняя разность потенциалов вызывает диффузионные потоки электронов в р-область и дырок в n -область (инжекцию неосновных носителей тока). В обратном направлении р - n -переход практически не пропускает ток, т. к. оба типа носителей оттягиваются от области перехода. В П. с большой длиной диффузии, таких, как Ge и Si, инжектированные одним р - n -переходом неравновесные носители могут достигать другого, близко расположенного р - n -перехода, и существенно определять ток через него. Ток через р - n -переход можно изменять, создавая вблизи него неравновесные носители к.-л. др. способом, напр/ освещением. Первая из этих возможностей управления током р - n -перехода (ннжекция) является физ. основой действия транзистора, а вторая (фотоэдс) - солнечных батарей.

Горячие носители. Нелинейные явления в полупроводниках. Относительная малость концентрации свободных носителей и их средней энергии в П. (по сравнению с металлами), а также большие длины свободного пробега приводят к тому, что не только концентрации, но и распределение по энергиям носителей тока в соответствующей зоне сравнительно легко и в широких пределах можно изменять различными внешними воздействиями. Вместе с энергией носителей меняются и др. их характеристики (эффективная масса, время свободного пробега, подвижность и т. п.).

Наиболее важно воздействие сильных электрич. полей, к-рые способны изменять распределение носителей по энергиям и их концентрации. Для этого часто бывают достаточны поля ~ 100-1000 в/см, а иногда ещё меньше (см. ниже). Рассеиваясь на примесях и полностью утрачивая при этом направленность своего движения по полю, электрон вообще не отдаёт энергию, а при испускании фононов отдаёт лишь малую её долю б < < 1. Поэтому, когда энергия, набираемая носителем за счёт ускорения его полем Е на длине свободного пробега l, равная еЕl, становится столь большой, что беЕl > kT, то электрон уже не способен полностью отдать её на возбуждение колебаний решётки и его средняя энергия начинает возрастать. Существенно, что из-за хаотич. изменения скорости при рассеянии возрастает именно энергия хаотич. движения, а скорость направленного движения остаётся по-Прежнему относительно малой (горячие носители). Более того, из-за возрастания числа столкновений с фоно-нами, с ростом энергии носителей увеличение v _д с дальнейшим ростом поля может замедлиться, а потом и вообще прекратиться. В результате, разогрев полем носителей тока приводит к отклонениям от закона Ома, причём характер этих отклонений весьма различен для разных П. и даже для одного и того же П. в зависимости от темп-ры, присутствия к.-л. специфич. примесей, наличия магнитного поля и т. п. (рис. 6). П. с нелинейными характеристиками находят широкое применение в различных приборах полупроводниковой электроники.

Если в нек-рой области полей дрейфовая скорость убывает с ростом поля Е, то равномерное распределение тока по образцу при полях, больших нек-рого критического, оказывается неустойчивым и вместо него спонтанно возникают движущиеся в направлении тока области (домены), в к-рых поле во много раз больше, чем в остальной части образца, а концентрация носителей также сильно отличается от её среднего по образцу значения.

Рис. 6. Различные типы нелинейных зависимостей плотности тока j = еnv _дот напряжённости электрического поля Е в полупроводниках; а - насыщающаяся; 6 - N-образная; в - S-образная.

Прохождение доменов сопровождается сильными периодич. осцилляция-ми тока. П. в таких условиях является генератором электрич. колебаний, иногда весьма высокочастотных (~10¹¹ гц). Это явление, связанное с N-образной характеристикой П. (рис. 6, 6), паз. Тонна эффектом, и наблюдается в GaAs гг-типа и нек-рых соединениях типа A ^III B ^V. Оно объясняется тем, что электроны, находившиеся в Г-минимуме зоны проводимости, где их эффективная масса мала, под действием поля набирают энергию, достаточно большую (~0, 35 эв) для перехода в Д-минимум, где эффективная масса значительно больше, в результате чего их дрейфовая скорость уменьшается.

В П., обладающих пьезоэлектрич. свойствами (A ^lll B ^V, A ^lll B ^{V l,} Те), где упругие волны в кристаллич. решётке сопровождаются возникновением электрич. поля, увеличивающим их взаимодействие с носителями, аналогичные нелинейные эффекты возникают также из-за отклонения от равновесного распределения фононов. В этих веществах поток носителей становится интенсивным излучателем упругих волн, когда дрейфовая скорость носителей превышает скорость звука. Электрический потенциал упругой волны достаточно большой амплитуды захватывает носители, т. е. заставляет их собираться в областях минимума этого потенциала, так что они движутся вместе с волной. Если дрейфовая скорость сгустка носителей превышает скорость волны, то волна тормозит их своим полем, отбирая у них энергию, и поэтому усиливается сама. В результате, достигнув скорости звука, дрейфовая скорость перестаёт нарастать с ростом поля, а все дальнейшие затраты энергии внешнего поля идут на усиление упругих волн. В таком режиме п ь е-зополупроводники используются для усиления и генерации ультразвука.

Отклонения от закона Ома, включая и характеристики, показанные на рис. 6, могут быть вызваны не только нелинейной зависимостью v _дот Е, но и изменением концентрации носителей под действием электрич. поля, напр. из-за изменения скорости захвата носителей к.-л. примесями в условиях разогрева полем. Самым распространённым механизмом изменения концентрации носителей в сильном поле является ударная ионизация, когда горячие носители, набравшие энергию большую, чем ширина запрещённой зоны П., сталкиваясь с электронами валентной зоны, выбрасывают их в зону проводимости, создавая тем самым новые электронно-дырочные пары.

В достаточно сильном поле рождённые в результате ударной ионизации неравновесные носители могут за время своей жизни также создать новые пары, и тогда процесс нарастания концентрации носителей принимает лавинообразный характер, т. е. происходит пробой. В отличие от пробоя диэлектриков, пробой П. не сопровождается разрушением кристалла, т. к. пробивные поля для П. с шириной запрещённой зоны Д Е ~1-1, 5 эв относительно невелики (< ~10⁵ в/см, а в InSb < ~ < ~250 в/см). Специфичный для П. пробой, связанный с ударной ионизацией примесей, имеющих малую энергию ионизации, при низких темп-pax происходит в полях ~ 1-10 в/см.

Электрич. поле может и непосредственно переводить валентный электрон в зону проводимости, т. е. рождать электронно-дырочные пары. Этот эффект имеет квантовомеханич. природу и связан с " просачиванием" электрона под действием внешнего поля через запрещённую зону (см. Туннельный эффект). Он наблюдается обычно лишь в весьма сильных полях, тем больших, чем шире запрещённая зона. Такие поля, однако, реализуются во многих полупроводниковых приборах; в ряде случаев туннельный эффект определяет характеристики этих приборов (см. Туннельный диод).

Экспериментальные методы исследования полупроводников (наиболее распространённые). Ширина запрещённой зоны Д Е, так же как и положение более высоких разрешённых зон, могут быть определены из спектров собственного поглощения или отражения света. Оптич. методы особенно эффективны в сочетании с воздействиями электрич. поля, деформацией кристалла и др. (модуляционные методы). Минимальная ширина запрещённой зоны определяется также и по температурной зависимости собственной проводимости или по положению красной границы собственной фотопроводимости. Наиболее полные и точные сведения об эффективных массах дают исследования циклотронного резонанса и магнитооптических явлений (см. Магнитооптика). Для П., в к-рых эти методы не удаётся использовать, напр. из-за малой подвижности носителей, оценить массу и плотности состояний можно по величине термоэдс. В нек-рых случаях эффективны исследования гальваномагнитных явлений в сильных магнитных полях, особенно в вырожденных П., где наблюдаются различные квантовые осцилляции типа Шубникова - Де Хааза эффекта. Осн. методом измерения концентрации носителей и определения их знака в случае примесной проводимости является эффект Холла. Знак носителей может быть установлен и по направлению термоэдс. В сочетании с измерениями проводимости эффект Холла позволяет оценить и подвижность носителей. Положение примесных уровней в запрещённой зоне определяют по красной границе фотопроводимости или чаще по температурной зависимости примесной проводимости. Фотопроводимость, а также инжекция с контактов используются для определения времени жизни и длины диффузии неравновесных носителей.

Л. В. Келдыш.

Историческая справка. Хотя П. как особый класс материалов были известны ещё к кон. 19 в., только развитие квантовой теории позволило понять особенности диэлектриков, П. и металлов (Уилсон, США, 1931). Задолго до этого были обнаружены такие важные свойства П., как выпрямление тока на контакте металл -П., фотопроводимость и др. и построены первые приборы на их основе. О. В. Лосев доказал возможность использования полупроводниковых контактов для усиления и генерации колебаний - кристаллические детекторы. Однако в последующие годы кристаллич. детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в нач. 50-х гг. с открытием транзисторного эффекта (Бардин, Браттейн, Шок-ли, СТА, 1948) началось широкое использование П. (гл. обр. Ge и Si) в радиоэлектронике (см. Полупроводниковая электроника). Одновременно началось интенсивное изучение физики П., чему способствовали успехи, достигнутые в технологии очистки кристаллов и их легирования. Интерес к оптич. свойствам П. возрос в связи с открытием вынужденного излучения в GaAs (Д.Н. На-следов, А. А. Рогачёв, С. М. Рывкин, Б. В. Царенков, СССР, 1962), что привело к созданию полупроводниковых лазеров вначале нар-п-персходе [Холл (США) и Б. М. Вул, А. П. Шотов и др. (СССР)], а затем на гетеропереходах (Ж. И. Алфёров и др.).

Широкие исследования П. в СССР были начаты ещё в кон. 20-х гг. под рук. А. Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР. Многие из основных теоретич. понятий физики П. впервые сформулировали Я. И. Френкель, И. Е. Тамм, Б. И. Давыдов, Е. Ф. Гросс, В. А. Жузе, В. Е. Лашкарев, В. М. Туч-кевич и др. Они же внесли значит, вклад в изучение П. и их технич. применение.

Лит.: Иоффе А. Ф., физика полупроводников, М.- Л., 1957; Шок ли В., Теория электронных полупроводников, пер. с англ., М., 1953; Смит Р., Полупроводники, пер. с англ., М., 1962; Полупроводники. Сб. ст., под ред. Н. Б. Хеннея, пер. с англ., М., 1962; Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников, М. - Л., 1962; Б л а т т Ф., Физика электронной проводимости в твердых телах, пер. с англ., М., 1971; Стильбанс Л. С., физика полупроводников, М., 1967; П и к у с Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965; Гутман ф., Лаионс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970; Остин И., Илуэлл Д., Магнитные полупроводники, " Успехи физических наук", 1972, т. 106, в. 2; Алексеев А. А., Андреев А. А., Прохоренко В, Я., Электрические свойства жидких металлов и полупроводников, там же т. 106, в. 3.

ПОЛУПРОВОДНИКИ АМОРФНЫЕ, вещества в твёрдом аморфном состоянии, обладающие свойствами полупроводников (см. Аморфное состояние). П. а. разделяют на 3 группы: ковалентные (аморфные Ge и Si, InSb, GaAs и др.), халькоге-яидные стёкла (напр., As₃₁Ge₃₀Se₂₁Te₁₈), оксидные стёкла (напр., V₂O₅ - P₂O₅) и диэлектрич. плёнки (SiO_х, A1₂O₃, Si₃N₄ и др.).

Энергетич. спектр П. а. отличается от кристаллич. П. наличием " хвостов" плотности электронных состояний, проникающих в запрещённую зону. По одной из теорий, П. а. следует рассматривать как сильно легированный и сильно компенсированный полупроводник, у к-рого " дно" зоны проводимости и " потолок" валентной зоны флуктуируют, причём это - крупномасштабные флуктуации порядка ширины запрещённой зоны. Электроны в зоне проводимости (и дырки в валентной зоне) разбиваются на систему " капель", расположенных в ямах потенциального рельефа и разделённых высокими барьерами. Электропроводность в П. а. при очень низких температурах осуществляется посредством подбарьерного туннелирования электронов между ямами аналогично прыжковой проводимости. При более высоких темп-pax электропроводность обусловлена тепловым " забросом" носителей на высокие энергетич. уровни.

П. а. имеют различные практич. применения. Халькогенидные стёкла благодаря прозрачности для инфракрасного излучения, высокому сопротивлению и высокой фоточувствительности применяются в передающих телевизионных трубках, а также для записи голограмм (см. Голография). Диэлектрические плёнки применяются также в структурах МДП (металл - диэлектрик - полупроводник).

В системах металл - плёнка П. а.-металл при достаточно высоком напряжении (выше порогового) возможен быстрый (~10^-10сек) переход (переключение) П. а. из высокоомного состояния в низкоомное. В частности, существует переключение с " памятью", когда высокопроводящее состояние сохраняется и после снятия напряжения (память " стирается" обычно сильным и коротким импульсом тока). Низкоомное состояние в системах с памятью связано с частичной кристаллизацией П. а.

Лит.: Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., М., 1974.

В. М. Любим, В. Б. Сандомирский.

ПОЛУПРОВОДНИКИ ОРГАНИЧЕСКИЕ, твёрдые органические вещества, к-рые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимости (см. Полупроводники). П. о. характеризуются наличием в молекулах системы сопряжения (см. Валентность). Носители тока в П. о. образуются в результате возбуждения л-электронов, делокализованных по системе сопряжённых связей. Энергия активации, необходимая для образования носителей тока в П. о., снижается по мере увеличения числа сопряжений в молекуле и в полимерах может быть порядка тепловой энергии.

К П. о. относятся органические красители (напр., метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты (хлорофилл, р-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион-радикальные соли. П. о. существуют в виде монокристаллов, поликристаллическнх или аморфных порошков и плёнок. Величины удельного сопротивления р при комнатной темп-ре у П. о. лежат в диапазоне от 10¹⁸ ом*см (нафталин, антрацен) до 10^-2 ом*см (ион-радикальные соли, см. рис.). Наиболее проводящими П. о. являются ион-радикальные соли, на основе анион-радикала тетрацианхинодиметана. Они обнаруживают электропроводность метал-лич. характера. У П. о. с низкой электропроводностью наблюдается явление фотопроводимости.

Удельное электросопротивление р и энергия активации U_A электропроводности органических и неорганических полупроводников,

П. о. обладают особенностями, к-рые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием: 1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, к-рое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов; 2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул; 3) зоны проводимости узки (~0, 1 эв), подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см^г! в*сек); 4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм. В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптич. и электрич. свойств и позволяет рассматривать этот класс П. о. как квазиодномерные системы.

П. о. находят применение в качестве светочувствительных материалов (напр., для процессов записи информации), в микроэлектронике, для изготовления различного рода датчиков. Исследование П. о. важно для понимания процессов преобразования и переноса энергии в сложных физико-химич. системах и в особенности в биологич. тканях. С П. о., в частности с ион-радикальными солями, связана перспектива создания сверхпроводников с высокой критической темп-рой.

Лит.: Органические полупроводники, 2 изд., М., 1968; Богуславский Л. И., Ванников А. В., Органические полупроводники и биополимеры, М., 1968; Гутман Ф., Лаионс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970.

Л. Д. Розенштейн, Е. Л. Франкевич.,

ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, отрасль электроники, занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием- гл. обо. в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами П. э. связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50-70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислит, технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космич. пространства, в быт и т. д.

Краткая историческая справка. Осн. вехи развития П. э.- открытие фотоэффекта в селене (У. Смит, США, 1873), открытие односторонней проводимости контакта металла с полупроводником (К. Ф. Браун, 1874), использование кристаллич. полупроводников, напр. галенита (PbS), в качестве детекторов для демодуляции радиотелеграфных и радиотелефонных сигналов (1900-05), создание меднозакисных (купроксных) и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920-26), использование кристаллич. детекторов для усиления и генерирования колебаний (О. В. Лосев, 1922), изобретение транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948), создание планарной технологии (1959), появление интегральной электроники и переход к микроминиатюризации электронного оборудования (1959-61). Большой вклад в создание П. э. внесли сов. учёные - физики и инженеры (А. Ф. Иоффе, Н. П. Сажин, Я. И. Френкель, Б. М. Вул, В. М. Тучкевич, Г. Б. Абду-лаев, Ж. И. Алфёров, К. А. Валиев, Ю.П. Докучаев, Л. В. Келдыш, С. Г. Калашников, В. Г. Колесников, А. В. Кра-силов, В. Е. Лашкарёв, Я. А. Федотов и мн. др.).

Физические основы П. э. Развитие П. э. стало возможным благодаря фундаментальным научным достижениям в области квантовой механики, физики твёрдого тела и физики полупроводников.

В основе работы полупроводниковых (ПП) электронных приборов и устройств лежат следующие важнейшие свойства полупроводников и электронные процессы в них: одновременное существование носителей заряда двух знаков (отрицательных - электронов проводимости и положительных - дырок); сильная зависимость величины и типа электропроводности от концентрации и типа примесных атомов; высокая чувствительность к воздействию света и тепла, чувствительность к действию магнитного поля и механич. напряжений; эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода (р - n -перехода) или Шотки барьера, нелинейность вольтам-перных характеристик таких слоев, введение (инжекция) неосновных носителей, нелинейная ёмкость р - n -перехода; туннельный переход носителей сквозь потенциальный барьер (см. Туннельный эффект), лавинное размножение носителей в сильных электрич. полях; переход носителей из одного минимума энергетия. зоны в другой с изменением их эффективной массы и подвижности и др.

Один из эффектов, наиболее широко используемых в П. э., - возникновение р - га-перехода на границе областей полупроводника с различными типами проводимости (электронной - в га-области, дырочной - в р-области); его осн. свойства - сильная зависимость тока от полярности напряжения, приложенного к переходу (ток в одном направлении может в 10^s раз и более превышать ток в др. направлении), и способность к ин-жекции дырок в га-область (или электронов в р-область) при включении напряжения в направлении пропускания тока через р-n -переход. Свойства, близкие к свойствам р-n -перехода, имеет барьер Шотки, обладающий вентильными свойствами (односторонней проводимостью), но не обладающий способностью к ин-жекции. И р-n -переход, и барьер Шотки обладают электрич. ёмкостью, изменяющейся по нелинейному закону с изменением напряжения. При превышении внешним обратным напряжением определённой величины в них развиваются явления пробоя. Сочетание двух р-п- переходов, расположенных близко в одном кристалле полупроводника, даёт транзисторный эффект: эффект управления током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. Три р-n -перехода в одном кристалле, разделяющие четыре области попеременно электронной и дырочной проводимости, образуют тиристор. Решающее значение для П. э. имеет транзисторный эффект: именно на его основе работают ПП приборы основного типа - транзисторы, к-рые определили коренные изменения в радиоэлектронной аппаратуре и ЭВМ и обеспечили широкое применение систем автоматического управления в технике.

К физ. явлениям, к-рые в нач. 70-х гг. 20 в. стали использовать в П. э., относится и акустоэлектрический эффект в диэлектрич. и ПП материалах. На основе этого эффекта оказалось возможным создавать усилители электрич. колебаний, активные электрич. фильтры, линии задержки с усилением сигнала, что привело к появлению нового направления П. э.-акустоэлектроники.