ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ, мощность, рассеиваемая в диэлектрике при воздействии на него перем. электрич. поля. Рассеяние электрич. мощности в диэлектрике сопровождается его разогревом. В синусоидальном поле Д. п. характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь. Углом Д. п. Ь нал. угол, дополняющий
до л/2 угол сдвига фаз между током и напряжением в ёмкостной цвпи, содержащей исследувмый диэлектрик. Значение tg 6 определяет ту долю электрич. энергии, к-рая необратимо переходит в теплоту (теряется в диэлектрике) за один период колебаний электрич поля. Произведение с tg Л—е" (рг — относит, диэлектрическая проницаемость) наэ. коэффициентом Д. п. Потери, отнесенные к единице объёма диэлектрика, наз. удельными Д. п.
По механизму превращения элвктрич. энвргин в тепловую различают релаксац-, ионизац. и резонансные Д. п Релаксац. Д. п. имеют место в полярных диэлектриках н обусловлены ориентац. механизмом поляризации, при к-ром установление величины вектора поляризации носит релаксац. характер. Такие потери характеризуются наличием максимума tg Л на кривых темп-рной и частотной зависимости. Максимум tg Л соответствует таким частоте и темп-ре, при к-рых период Г изменения поля примерно равен времени установления ориентации молекул (времени релаксации)- Ионизац. Д- п. наблюдаются в газах и в твёрдых пористых диэлектриках при нвпряженностях внеш электрич. поля, превышающих нек-рое пороговое значение Ионизац. Д. п. обусловлены ударной ионизацией атомов и молекул газа и имеют особенно большое значение в диапазоне радиочастот. Резонансные Д. п. наблюдаются в тех случаях, когда осн. роль в поляризации диэлектриков играют малые колебания (смещения) эл-нов и ионов Д. п. при таких колебаниях максимальны, если частота внеш. электрич. поля близка к частоте собств. колебаний эл-нов или ионов (резонанс). Ионному резонансу соответствуют частоты 10' —10м Гц, электронному —101'—10,ь Гц. С резонансными Д. п. связано поглощение света веществом.
Значения tg 6 для разл. диэлектриков колеблются в пределах от 10~~ до 0,3. Как правило, малыми значениями tg Д обладают неполярные и ионные диэлектрики. Такие материалы относят к группе ВЧ диэлектриков. Большим tg Ь обладают сегнетоэлектрики, в к-рых определяющими являются Д. п., обусловленные переориентацией доменов в перем. элвктрич. поле (гистерезисные Д. п.). Реальные диэлектрики обладают конечной электрич. проводимостью, с к-рой также связана часть Д. п. (джоулевы потери). При низких частотах и при повыш. темп-pax джоулевь* потерн могут оказаться существенными.
Уменьшение Д. п. имеет большое значение пронэ-ве конденсаторов и в злвктроиэоляц. технике. В результате Д. п. часть эл.-магн. энергии преобразуется в теплоту, что в ряда случаев ухудшает функционирование злектронных приборов и устр-в, содержащих дизлектрич- элементы (ИС, диэлектрич. резонаторов, активных элементовлазеровидр.), вплоть до выхода их из строя. Большие Д. п. используются для ВЧ нагрева материалов в таких технологич. процессах, как сушка (древесины, бумаги, керамики и др.), нагрев пластмасс перед прессованием
Д. п., как правило, измеряются одновременно с измерением диэлектрич. проницаемости в-ва. В диапазоне частот 50 Гц— 10 МГц применяются мостовые методы измерения, в диапазоне 50 кГц — 200 МГц наибольшее распространение получили реэонансно-вариац- методы, на частотах, превышающих 200 МГц, Д. п. измеряют в основном с помощью измерит, линнй и волноводов. Для измерения Д. п. используют также калориметрич. методы.
ДЕФЛЕКТРОН (от лат. deflecto — отклоняю и ...трон), электростатическая отклоняющая система с общим центром отклонения, положение к-рого не зависит от направления отклонённого электронного лучка. Д. совместно с фокусирующим соленоидом или с электроствтич. линзами применяется в ЭЛП со считыванием сигнала лучком медленных эл-нов, гл. обр. в видиконах. Д. создаёт однородное поперечное электростатическое поле, вращающееся вокруг продольной оси Д. под действием изменяющихся потенциалов на его электродах. В нач. 90-х гг. наибольшее распространение получили Д. с периодическим разложением электродов по длине (рис. 1) и многополюсные Д. с разложением электродов по азимутальному направлению (рис. 2). Четыре электрода Д., имеющие сложную конфигурацию, представляют собой тонкие металлич. покрытия, нанесённые иа внутр. поверхность горловины види-кона. Зазоры между электродами и внеш. контуры Д. получают методами фотолитографии, лазерного скрайбиро-вания или электроэрозии.
В видиконаж с полностью электростатическими фокусировкой и отклонением пучка Д. одновременно с ф-цией отклоняющей системы выполняет роль ср. электрода трёх-электродной линзы (см. Электростатическая линза). Наличие у Д. общего, стабильного по положению центра отклонения позволяет подводить отклонённый лучок под прямым углом к поверхности мишени ви дико на (орто-гоналиэироввть отклонённый пучок) путём совмещения фокуса коллимирующей линзы с центром отклонения Д.
В видиконах с магн. фокусировкой пучка для улучшения ортогонализации подхода отклонённого пучка к мишени и повышения чувствительности отклонения электроды Д. «закручивают» по его длине так, чтобы выходные участки электродов были повёрнуты в азимутальном направлении относительно входных участков на угол 20—30е. Применение Д. позволило значительно уменьшить потребляемую мощность виднконов, их габаритные размеры, повысить разрешающую СЛОСОбнОСТЬ Приборов.
ДЬЮАРА СОСУД [по имени англ. физика и химика Дж. Дьюара (J. Dewar)], шаровой или цилиндрич. формы сосуд с двойными стенками, между к-рыми создаётся высокий вакуум (с давлением не более 1,3 мПа), служит для теплоизоляции вещества, помещаемого в сосуд при низкой (или высокой) температуре. Небольшие сосуды для лабораторных целей изготовляют из высокопрочного стекла, сосуды большого объёма для пром. использования — из металла. Благодаря высокому вакууму между стенками в Д. с. практически полностью исключается конвекционный теплообмен. Для уменьшения лучистого теплообмена поверхности стеиок со стороны вакуумного пространства покрывают тонким слоем серебра и полируют. С целью уменьшения теплопроводности вдоль стенок шейки металлич. Д. с. делают тонкостенными из материала с малым козф. теплопроводности, напр. из нержавеющей стали. Д. с. для жидких гелия и водорода имеют экран, охлаждаемый жидким азотом или воздухом, что обеспечивает хорошую защиту от подвода тепла излучением и позволяет хранить эти жидкости в течение длит, времени (1—1,5 мес) (рис.).
Д. с. служат гл. обр. для хранения и перевозки сжиженных газов с низкими темп-рами кипения, реже для хранения в-в при темп-ре более высокой, чем у окружающей среды (в быту такие сосуды наз. термосам и); Д. с, используемые в криогенной технике, наз. криоста-тами. Д. с. применяют в технологии ПП приборов и ИС, а также при эксплуатации криоэлектрониых приборов, при проведении науч. исследований и экспериментов.
ДРЕЙФОВЫЙ ТРАНЗИСТОР, биполярный транзистор, в к-ром движение неосновных носителей заряда через базовую область носит в основном характер дрейфа под действием электрич. поля. Возникновение электрич. поля в базе Д. т. обусловлено неравномерным распределением концентрации легирующей примеси, спадающей от эмиттвра к коллектору. Дрейф неосновных носителей заряда уменьшает время их движения через базу, а следовательно, повышает предельную частоту усиления. Для Д. т. характерно сочетание малого сопротивления базы с низкой величиной ёмкости коллектора, высокой рабочей частоты с большим значением пробивного налряжеиив коллекторного перехода. Д. т. на основе германия изготовляются по сплавно-диффузионной технологии (см. Сплавно-диффузионный транзистор), а на основе кремния — гл. обр. по пленарной (см. Планерный транзистор). Д. т. применяются в усилителях, генераторах и преобразователях электрич. колебаний в ВЧ и СВЧ диапазонах волн, а также в качестве активных элементов интегральных схем. Макс, рабочая частота Д. т. ок. 1S ГГц.
ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ, редиотекническое устройство для дистанционного измерения скорости движущихся объектов, действие к-рого основано на Доллара эффекте. Д. и. с. содержит передатчик (источник излучаемых радиосигналов), антенну с узкой диаграммой направленности, приёмник отражённых от объекта сигналов, смеситель — устр-во для выделения доплврояской частоты и индикаторное устр-во (собственно измеритель). Различают Д. и. с. с непрерывным и прерывистым (импульсным) излучением. Генерируемые передатчиком Д. и. с. непрерывные радиосигналы определённой частоты (обычно СВЧ), излучаемые в направлении наблюдаемого объекта, отражаются от него, улавливаются антенной приёмника и после усиления поступают на сме-сите ль, куда для сравнения подаются сигналы генератора передатчика. В результате на выходе смесителя выделяются сигналы с доплеровской частотой, к-рые после соответствующего усиления и преобразования подаются на индикаторное устр-во, показывающее скорость движения объекта. Для Д. и. с. с непрерывным излучением характерны низкая чувствительность, невозможность устранения просачивания на вход приёмника излучаемых колебаний через паразитные связи внутри Д. и. с, возможность переизлучения от близко расположенных предметов, капель дождя, градин, снежинок и др. Д. и. с. импульсного излучения свободны от указанных недостатков, однако по ряду причин болев перспективными остаются Д. и. с. с непрерывным излучением. Всё более широкое распространение получают Д. и. с, работающие в оптич. диапазоне длин волн. Д. и. с. используются для определения скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей, гидрометеоров (напр., облаков) и др. объектов.
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ [по имени австр. физика К. Доплера (Ch. Doppler)], изменение регистрируемой приёмником частоты колебаний или длины волны при относит. движении приёмника и источника этих колебаний (излучателя). Частота воспринимаемых колебаний увеличивается (длина волны уменьшается) при сближении источника и приёмника и уменьшается (длина волны увеличивается) при удалении. Д. э. может наблюдаться при волновых процессах любой природы (распространение звука, света, радиоволн и т. п.). По Д. э. можно измерить относит, скорость приёмника и излучателя, что находит применение в радиолокации, гидропокации, астрономии. С Д. э. связано уширение спектральных линий атомов, находящихся в состоянии хаотич. теплового движения (доллеровское уширение).
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ в оптике, один или несколько тонких диэлектрич слоев (диэлектрич пленок нанесённых на поверхность прозрачного материала налр в а для изменения коэф отражения q оптич. излучения от этой поверхности в определенном диапазоне длин волн. Используется для создания диэлектрич. зеркал с высоким значением q (до 99,9%) для оптических резонаторов лаэвров; выделения из падающего излучения волны с заданным направлением поляризации (поляризующие Д. п.) нли с требуемой длиной волны >. (фильтрующие Д. п.), разделения в заданном отношении ннтенснвностей прошедшего и отражённого свете (свето-делительные Д. п.); уменьшения потерь света в оптич. деталях (напр., линзах), обусловленных его отражением от преломляющих поверхностей этих деталей (просветляющие Д. п.) и др.
Действие Д. п. оси. на явлении интерференции волн в тонких пленках. Еслн, напр., Д. п. представляет со* бой один диэлектрич. слой (рис 1) с преломления показателем п и оптич. толщиной, равной h'A, то интерференция световых волн, отражённых от передней (граничащей с воздухом) и задней (граничащей с материалом) границ слоя, приводит к взаимному их ослаблению (уменьшению (?) или усилению (увеличению (>) в зависимости от соотношения между показателями преломления слоя (п) и материала (п,>). Если п<Пц, то отражённые волны при углах падения, близких к нормальному, находятся в протнвофаэе и при интерференции ослабляют друг друга. Наибольшее ослабление происходит при равенстве _отражённых световых потоков, что возможно при п— VW Если п"^»п(1, то отражённые волны имеют одинаковые фазы и усиливают друг друга. Однослойные Д. п. позволяют увеличить q до 20—40%. Для большего изменения у на поверхность наносят много (до 25) чередующихся слоев с высоким м ннэким значениями п (рис 2) В качестве материалов для Д. п. используют оксиды, фториды, халь-когениды металлов. Плёнки наносят на поверхность термич. нли электронно-лучевым испарением в вакууме, осаждением из р-ров легко гндролиэующихся соединений н др.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (абсолют-•нам— относительная—fr), физическая величина, харак-ля способность диэлектрика поляризоваться поле Абс Д п. вводится кем коэф i элек~рич «нду-кцми
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
D и напряжённости электрнч. поля E:D=tE. Относит Д. п. равна отношению абс. Д. п к электрнч постоянной СИ f (е 6,654-10~12 Ф м).ег=е f . Для вакуума ег 1 и с с . Д. п изотропных диэлектриков определяется одним числом (г — скаляр), анизотропных — совокупностью неск чисел (р — тензор). Неряду с Д п. способность диэлектрика поляризоваться нередко характеризуют также диэлектрической восприимчивостью %»• ?г и Ха связаны соотношением ег= 1 -\~Хт
Величина Д п определяется механизмом поляризации диэлектрика н зависит от поляризуемости частиц (атомов, молекул, ионов), входящих в состав диэлектрика. У диэлектриков с чнето электронным механизмом поляризации (водород^ гелии, трансформаторное масло, полиэтилен и др.) относит Д п лежит в интервале 1,0002—2,3; у диэлектриков, в к-рых преобладает ионный илн оривнтацнонный механизм поляризации (вода, стекло, кварц, слюда н др.), Д. п. составляет 3—300 (в нонных кристаллах с дефектами она достигает 3-10) Аномально высокие значения Д. п. (до 5 -10*) имеют сегнетоэлектрики.
В большинстве диэлектриков Д п практически не зависит от напряжённости электрич. поля вплоть до пробоя диэлектрика. Нек-рые диэлектрики (в основном сегнетоэлектрики) обнаруживают нелинейную зависимость D от Е, т. е. Д. п. в ннх зависит от напряжённости электрич. поля. Для этих диэлектриков наряду с абс и относит. Д п вводят след виды Д. п дифференциальную dD PodE; реверсивную, определяемую как относит Д п. в перем. электрич поле при одновоем наложении пост, или медленно меняющегося поля; начальную относительную, определяемую при амплитуде электрич. поля, стремящейся к нулю; эффективную, равную отношению эффективного значения плотности тока к эффективной напряжённости электрнч поля, делённому на частоту этого поля.
У неполярных диэлектриков, обладающих электронной и нонной поляризацией, Д. п слабо зависит от темп-ры Т. У полярных диэлектриков, обладающих орнентац. и рв-лаксац поляризацией, е существенно зависит от Т. Особенно сильно зависимость Д. п- от темп-ры проявляется у сегнвтоэлектрнков вблизи точки Кюри. С целью уменьшения зависимости е от Т, напр. при создании высокостабильных диэлектрич. резонаторов, используют керамику из смеси диэлектрич. порошков с раэл. темп-рными коэф с
Зависимость Д п от частоты электрич. поля (временная дисперсия) обусловлена запаздыванием процесса установления поляризации Р (её релаксацией) по отношению к изменению напряжённости электрич поля Е и сопровождается появлением диэлектрических потерь. При наличии потерь в диэлектрике Д. п является комплексной величиной: е=е —if", причём е и f (и, следовательно, е) сложным образом зависят от частоты электрич. поля. Отношение мнимон составляющей Д. п (с ) к вещественной (е ) определяет тангенс угла диэлектрич. потерь (г е tg Л)
Наиболее распространенные методы определения Д. п. на частотах от 0 до 10 Гц осн. на измерении ёмкости конденсатора, заполненного исследуемым диэлектриком. Измеренное в перем. поле значение Д. п. соответствует веществ, составляющей комплексной Д. п., мнимую составляющую обычно определяют по результатам измерения tgo и веществ, составляющей. В диапазоне метровых и сантиметровых волн (10 —10 Гц) для измерения Д. п применяются вол ново дные методы, исследуемый образец помещается внутрь волновода и регистрируется вызванное этим образцом изменение структуры поля в измерит, линии. Начиная с частот -И О1 Гц, используются кваэиоптич. н оптич. методы, осн. на измерении с помощью спектрометра коэф. пропускания (илн коэф. отражения) образца и соответствующего фазового сдвига волны.
ДИФФУЗИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИК, один из методов введения легирующих донорных или акцепторных примесей в полупроводниковый материал и (или) их пере распределение в нём, осуществляемое посредством диффузии с целью создания р—п-пер«ходов и полупроводниковых структур. Сущность метода состоит в том, что атомы легирующего в-ва, введенные в ПП материал, определяют как величину, так и тип его электропроводности.
В технологии ПП материалов примеси для легирования методом диффузии выбирают с учётом обеспечения нужного типа электропроводности ПП материала, требуемой воспроизводимости поверхностей концентрации и приемлемой скорости перемещения атомов примесн в ПП материале при темп-р« диффузии. Хим. в-ва, содержащие легирующие примеси, наэ. днффуэантами. К диффузантам предъявляются высокие требования по чистоте состава: кол-во легирующей примеси должно оптимально соответствовать процессу диффузии, диффуэант ие должен вступать в не-желат. хнм. реакции с ПП материалом. Диффуэанты бывают газообразные (напр., В^Н6, РН,, AsHi). жидкие (BBr,, PCU AsCIs) н твёрдые (В, As, Sb, В.,Оэ, Р2Ов, As2Ob, Sb?Oi). В зависимости от агрегатного состояния диффу-эанта Д. п. в п. осуществляют из газовой (или паровой), жидкой или твёрдой фазы При Д. п. в п. из газовой фазы диффуэант равномерно подводится к поверхности легируемого материала (напр., к ПП пластине). Процесс может протекать также в замкнутом объёме (напр., в ампуле) в вакууме или нейтральной среде в результате воздействия на ПП пластину паров диффуэанта. Примером Д. п. в п. из жндкой фазы может служить диффузия примесей в ПП пластину из эвтектич. расплава, образующегося при нагревании до 1ЛЛ плёнки, предварительно напылённой на поверхность згой пластины. Д. п. в п. из твёрдой фазы представляет собой процесс перераспределения атомов примеси из одной области ПП пластины в другую, смежную с ней
область, где эта примесь отсутствовала илн имела малую концентрацию; такой процесс происходит, напр., при термообработке ПП пластин с нанесёнными на них енльно-легированными эпитакснальными слоями.
Метод диффузии при легировании ПП материалов требует точной дозировки диффузанта, т. к. с увеличением концентрации примеси ухудшаются структурные св-ва материала, уменьшается подвижность иоситвлвй зарядов в нём и снижается злектрич. прочность. Избыточное кол-во диффузанта может привести к образованию в ПП материале трудноуделимых соединений или к изъязвлению поверхности изделия из этого материала. По этой причине, а также из-за ряда др. недостатков легирование ПП методом диффузии в пленарной технологии с нач. 70-х гг. всё чащв заменяется ионным легированием.
ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio — распространение, раствканне), взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие неупорядоченного теплового движения частиц ввщества. Д. происходит в направлении уменьшения концентрации ч-ц и ведет к выравниванию распределения ч-ц по всему занимаемому нми объёму (к выравниванию хим. потенциала в-ва).
Д. имеет место в газах, жидкостях, твёрдых телах, причём диффундировать могут как собств. молекулы (атомы) в-ва (самодиффуэия), так и находящиеся в них ч-цы посторонних в-в, а в проводящих в-вах — подвижные носители заряда (эл-ны, дырки, ионы). Соответственно различают молекулярную диффузию (МД) и диффузию носителей заряда.
В газах МД обусловлена столкновениями ч-ц между собой, изменяющими случайным образом их скорость и направление движения, и свободным движением ч-ц в промежутках между столкновениями- В жидкостях МД осуществляется перескоками молекул из одного временного положения равновесия в другое, когда молекула получает от соседних молекул энергию, достаточную для разрыва её связей с ними и перехода в окружение др. молекул. В твёрдых телах действуют неск. механизмов МД: обмен местами атомов с вакансиями (незанятыми местами кристаллической решётки), перемещение атомов по междоузлиям, прямой обмен местами двух атомов и т. д. При всех механизмах Д. каждая ч-ца постепенно удаляется от места, где она находилась. Смещение f ч-цы меняется со временем случайным образом, но его ср. квадрат (I ) за большое число столкновений растёт пропорционально времени f в соответствии с первым соотношениям Эйнштейна: P^Df, где D — коэф. пропорциональности (м2/с), наэ. коэффициентом Д.
Д. возникает не только при неравномерном распределении концентрации ч-ц, ио также, напр., прн неравномерном иагреве в-ва (термоднффуэия). Термодиффуэия носителей заряда в твёрдых телах, в результате к-рой возникает диффуэ. поток носителей от «горячего» конца образца к «холодному», приводит к возникновению термояде н др. тврмоэлектрич. эффектам.
Д. определяет скорость мн. технологии, процессов: откачки вакуумных и газоразрядных приборов, активирования катодов, эпитаксиального наращивания крист. слоев, диффуэ. легирования ПП, адсорбц. очистки в-в, каталитич. хим. реакций н др.