ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, химический источник той в, в к-ром электрич. энергия получается за счёт реакции окисления — восствиовления топлива (напр., водорода) и окислителя (напр., кислорода). Основу Т. з. составляют дав электрода, разделённых электролитом (рис.). Топливо и окислитель подаются в полости, граничащие с электродами, где в присутствии катализатора (напр., платины) происходят реакции окисления и восстановления. В результате этих реакций образуются ионы А и В (рекомби-нирующие затем до конечного продукте реакции АВ) и выделяется (или поглощается) тепло Q. Освободившиеся при реакции окисления топлива эл-ны создают ив соответствующем электроде (аноде) избыточный отри цат. заряд; иа катоде в результате реакции восствиовления окислителя создаётся избыточный положит, заряд. Электролит в Т. з. не только содержит в-вв, участвующие в электрохим. реакциях, но и обеспечивает пространств, разделение процессов окисления и восстановления.
Идея создания Т э высквзвнв в нач. 19 в. внгл. физиком У. Р Гровом, однако её првктич. реализация осуществлена (почти одновременно в СССР, США, Франции, Великобритании) лишь в 60-х гг. 20 в. К нач. 90-я гг. наибольшее распространение получили Т. э., в н-рык в качестве топлива, окислителя и электролита используют соответственно водород, кислород и щёлочь. Такие Т. э. могут работать при невысоких темп-pax (до 100 "С), что обеспечивает им длительный (до неси. тыс. ч) ресурс работы; их рабочее напряжение — 1 В. Перспективны Т. з. с прямым окислением углеводородов (пропане, бенэинв), спиртов, аммиака и т. д. Используются в качестве автономных источников той в в системах энергопитания космич. летат. аппаратов.
ТОНКОПЛЕНОЧНЫИ КОНДЕНСАТОР, конденсатор-пост, ёмкости, у к-рого обкладки и диэлектрик выполнены в виде тонких плёнок, нанесённых на подложку; толщина плёнок, как правило, составляет десятые доли мкм. При изготовлении Т. к. используют материалы, обладающие хим. и темп-рной стабильностью, технологич. совместимостью между собой и с материалом подложки. В качестве диэлектрике в Т. к. применяются плёнки SiO, SiO?, GeO, SnN4, BN, AlN, фторидов, титаиатоя, циркона-тов и алюминатов щёлочноземельных и редкоземельных металлов, а также полимерные плёнки. Диэлектрик в Т. к. помимо высоких значений диэлектрич. проницаемости и уд. электрич. сопротивления должен иметь большую электрич. прочность, поскольку она определяет минимально допустимую толщину диэлектрич. слоя, а следовательно, и ёмкость Т. к. (чем тоньше слой диэлектрика, тем больше уд. ёмкость конденсатора). В Т. к. предпочтительно иметь дизлектрим. плёнки с вморфной структурой, что ограничивает применение плёнок сегнетоэлектрич. материалов, к-рые хотя и обладают высокой диэлектрич. проницаемостью, но могут быть получены только при хорошо сформированной крист. структуре с размерами кристаллов в неск. сотен им. Обкладки (проводящие плёнки) Т. к. выполняют из Al, Ni, Au, Та, Nb, Si. Осн. требования, предъявляемые к проводящим слоям: высокая электропроводность, малая мигрец. способность атомов металла, малый коэф. диффузии в диэлектрик, мел но дисперсность структуры слоя, малые механич. напряжения. Подложки изготовляют из стекла, с и тел лов полироввниой и глазурованной керамики, окисленного кремния. На подложку тонкие плёнки, образующие Т. к., наносят обычно термич. испарением в вакууме, ВЧ или реактивным распылением, пиролитич. осаждением, ллазможим. разложением элемеитооргвнич. соединений. Кроме перечисленных способов оксидные слои могут быть созданы посредством анодирования в электролитах, окисления в плазме и термич. окисления. Полимерные плёнки получают полимеризацией либо паров мономеров в тлеющем разряде, либо адсорбированных нв поверхности подложек органич. молекул под действием электронной бомбардировки или УФ излучения.
Типичные конструкции и структуры Т. к. показаны на рис. В Т. к. (рис., а, б) обеспечивается точное воспроизведение площади перекрытия обкладок без точного совмещения масок. Конструкция (в) иеполярна из-за встречного включения секций. В Т. к. возможна подгонка ёмкости в номинал за счёт разрушения дорожек, присоединяющих подгоночные секции (г). Многослойная структуре (е) позволяет получать Т. к. с повыш. уд. ёмкостью. Применение комбинир. диэлектрика, напр. сочетания двух слоев Та;05 и Al_>Oi (ж), позволяет увеличить выход годных, повысить напряжение пробоя и уменьшить токи утечки; при этом дефекты в разных слоях не совпадают, а ив границе раздела, двух диэлектриков образуются зиергетич. барьеры для носителей заряда. Сочетание диэлектрика и ПП (напр.. Та Оь. и МпО_>) обеспечивает «залечивание» дефектов в оксидном слое.
К Т. к. непосредственно примыкают конденсаторы со структурой металл — диэлектрик — ПП (МДП-конденсато-ры) и пленарные конденсаторы, наз. также гребенчатыми или щелевыми. В пленарных Т. к. (д) обкладки располагаются в одной плоскости, а диэлектриком служит собственно материал подложки; ёмкость такого конденсаторе практически полностью определяется краевым эффектом.
ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, твёрдые слои толщиной не св. 1 — 3 мкм. Т. п. различаются по материалу (металлич., ПП, диэлектрич., магн., пьеэоэлектрич., сверхпроводящие и др.), структуре (моиокрист., поликрист., аморфные), характеру распределения в-ва в слое (сплошные и островковые, не образующие сплошного слоя в-ва), способу нанесения и т. д. Для получения Т. п. используют разл. физ. и хим. процессы: термич. вакуумное напыление, катодное распыление, электролиз, пиролиз, термич. окисление и др. (см. Тонкоплёночная технология).
Фиэ. св-ва Т. п. могут существенно отличаться от соответствующих св-в массивных материалов. Это связано с размерными эффектами, влиянием поверхности Т. п. и подложки, иной, нежели у массивных материалов, структурой. Для Т. п. становится важным такой обычно не существенный для массивных материалов фвктор, как шероховатость поверхности, поскольку от неё зависит коэф. зеркальности отражения эл-нов поверхностью, определяющий проводимость и др. кииетич. характеристики Т. п. Размеры структурных дефектов в Т. п. могут быть сравнимыми с их толщиной и поэтому существенно влиять на их св-ва. В Т. п. возможны механизмы прохождения тока, отсутствующие в массивных образцах, нвпр. туннелирование эл-нов в остров новых плёнквх. Отношение площади поверхности к объёму у Т. п. намного больше, чем у массивных тел. В результате поверхностная энергия Т. п. оказывается сравнимой с полной свободной энергией. Это проявляется в изменении, по сравнению с массивными материалами, равновесной концентрации вакансий и др. термодинамич. характеристик и в конечном счёте сказывается ив механич., тепловых и др. св-вах Т. п.
Осн. электрич. характеристиками Т. п. являются поверхностное сопротивление (сопротивление слоя) RCf) и темп-рный коэф. сопротивления (ТКС). Rcn связано с эффективным уд. сопротивлением материала q соотношением: Rcn=* ™e/d (d — толщина плёнки) и измеряется в Ом/кв (ом на квадрат). Специфика электрич. св-в металлических и полупроводниковых Т.п. определяется рассеянием зл-нов поверхностью и (в поликрист. Т. п.) границами зёрен. При уменьшении d увеличивается q и, следовательно, Rc/1; величина ТКС при этом пвдает. У металлич. островковых Т. п., в отличие от сплошных, часто наблюдается неомич. (нелинейная) проводимость и отрицат. ТКС. Эти особенности объясняются наличием между островками потеиц. барьеров, к-рые преодолеваются посредством термоэлектронной эмиссии или туннелирования через вакуумный промежуток между островквми либо подложку. ВАХ островковой Т. п. имеет вид: l = AU+BUn (U — напряжение; I — ток; п. А, В — постоянные, зависящие от темп-ры), причём при высоких темп-pax доминирует первый член, при низких — второй. С ростом частоты внеш. напряжения сопротивление поликрист. и островковых Т. п. пвдает вследствие ёмкостной связи между зёрнами или островками. У полупроводниковых Т. п., толщина к-рых сравнима с диффузионной длиной или дебаевским радиусом экранирования, проводимость и др. электрич. св-ва могут меняться также из-за пространств, перераспределения носителей тока. В диэлектрических Т.п., входящих в структуру металл— диэлектрик — металл, ток переносится инжектированными носителями токв (см Инжеиция носителей заряда, Конгвкгные явления). Вследствие понижения потенц. барьера между металлом и диэлектриком под действием внеш. злектрич. поля (см. Шоттки эффект) происходит надбарьерная эмиссия эл-нов в диэлектрик. При наличии в диэлектрике ловушек носителей эаряда (роль таких ловушек играют примеси и структурные дефекты) на Т. п. обра* зуется связанный пространств, заряд, огреничивеющий значение токв. В режиме токв, ограниченного пространств, зврядом, величина тока пропорциональна квадрату внеш. напряжения. Диэлектрич. св-ва Т. п. (диэлектрич. проницаемость, тангенс угле потерь, электрич. прочность) существенно зависят от способа ивиесения плёнки.
У сверхпроводящих Т.п. параметры (темп-ре Тс перехода в сверхпроводящее состояние, напряжённость магн. поля, разрушающего сверхпроводимость, и др.) могут отличаться от соответствующих параметров массивного образца по след. причинам: различие в структурах плёнки и массивного образце; механич. напряжения и деформации, возникающие при формировании Т. п. вследствие различия коэф. линейного расширения материалов Т. п. и подложки; наличие примесей и др. дефектов; пространств, близость сверхпроводящей Т. п. к нормальному (несверхпроводящему) проводнику (Эффект близости). Первые два фактора обычно повышают Тс, последние двв — понижают, так что результирующее отклонение Тс для Т. п. от Гс для массивного образца может иметь любой знвк.
Ферромагнитные Т. п. отличаются от соответствующих массивных маги, материалов меньшими значениями намагниченности насыщения и темп-ры Кюри. Причине состоит в том, что поверхностные спины испытывают обменное взаимодействие только со спинами внутр. атомов, поэтому при уменьшении толщины плёнки из-за увеличения отношения площади поверхности к объёму происходит ослвбление обменный сил, вызывающих ферромагнетизм. Очень тонкие (d<;50 А) магн. плёнки имеют остров-новый характер, и их магн. св-ва приближаются к св-вам коллектива т. и. суперпврамвги. ч-ц (для их насыщения требуются более сильные мвгн. поля). В ферромагн. Т. п. наблюдается (с помощью электронного микроскопа) «рябь намагниченности»— локальные изменения направления намагниченности, обусловленные хаотически распределёнными магн. неоднородноеями, существенно влияющие на поверхностные св-ва маги. Т. п.
Применение Т. п. в электронике широко и многообразно. Послойное нвнесение Т. п. разл. материалов с одио-врем. формированием в них активных и пассивных элементов, а также межсоединений лежит в основе соэдвния интегрельных схем. Металлич. и полупроводниковые Т. п. используются в качестве проводящих слоев и резисторов. Осн. требования к резисторам: поверхностное сопротивление 10—1000 Ом/кв; ТКС не св. 10 4 К '; высокая стабильность параметров; технологичность. Из материалов для металлич. и полупроводниковых Т. п. чаще всего используются Та, Сг, Re, сплавы (Ni — Cr, Pd — Ад, Си — Мп, Si — Cr, Ni — Р и др.), керметы (Сг — SiO, Аи — ТагО*). Особый класс составляют проводящие прозрачные Т. п. (БпОг, 1пгОз и др.), широко используемые в Э-ЛП. Диэлектрич. Т. п. (SiO, SiOa, SijNi, ВаТЮч, А12Оз, TajOi и др.) применяются в качестве изоляц. слоев (в плёночных конденсаторах, МДП-транзисторах, многослойных структурах) и защитных покрытий. Пьезоэлектрич. Т. п. (CdS, ZnO и др.) используются в датчиках давления, УЗ линиях задержки, в акустоэлектроиных устр-вах для генерации, усиления, преобразования и детектирования поверхностных и объемных акустич. волн. Сверхпроводящие Т.п. применяются в криотронах, высоночувствит. болометрах, детекторах частиц, джозефсоновских СВЧ генераторах и детекторах (см. Джозефсонв эффект), сверхпроводящих квантовых иитер-ференц. приборах (сквидах) и др. На маги. Т. п. строят элементы ЗУ, логич. и запоминающие устр-вв, в также элементы связи перем. индуктивности в параметрич. цепях и одно направленных вентилях в СВЧ технике миллиметревого диапазона длин воли. Полупроводниковые Т. п. служат активными элементами в многочисленных фото-, опто-, анус то- и магнитоэлектронных приборах. В виде Т. п. наносят на детали ЭВП антизмиссионные и антидинатронные покрытия. На бвзе Т. п. разработаны конструкции плёночных автозлектрониых эмиттеров и холодных катодов. Важную роль начинают играть многослойные плёночные структуры — интерференц. фотон втоды, многослойные интер-фереиц. светофильтры, сверхрешётки и др.
ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД, разновидность газового раэряда; происходит при низкой температуре квтода, характеризуется сравнительно большим катодным падением потенциала (порядка сотен В) и относительно небольшими токами (порядка единиц или десятков мА). При больших токах переходит в дуговой разряд. В области квтодного падения (рис. 1) ток переносится ионами и эл-нами; первая составляющая тока по мере приближения к катоду увеличивается, а вторая уменьшается, на границах области ионный и электронный токи максимальны и примерно равны. Область катодного падения, включающая в себя астоново тёмное пространство, катодное свечение и круксово тёмное пространство, представляет собой положит, слой объёмного заряда, переходящий в кваэинейтральную плвэму. Последняя включвет в себя область катодного тлеющего свечения, фарадеево тёмное пространство и положит, столб разряда.
Сильное электрич. поле в области катодного падения потенциала ускоряет положит, ионы, к-рые бомбардируют поверхность квтода и вызывают с него эмиссию эл-нов (иоино-электронную эмиссию). То же поле ускоряет эмитированные катодом эл-ны и приводит к ионизации газа. ВАХ Т. р. (рис. 2) при небольших токвх имеет характерный почти горизонтальный участок I (нормальный Т. р.). Катодное свечение при норм Т. р. занимает лишь часть поверхности катода, растущую пропорционально силе тока. Если это свечение покрывает всю поверхность катода (аномальный Т. р.), то рост тока сопровождается повышением напряжения U (участок 2 на рис. 2). Дальнейшее повышение тока I приводит к переходу Т. р. в дуговой разряд (участок 3 нв рис. 2). В плазме катодного тлеющего свечения поле мало; ионизация и возбуждение молекул обусловлены быстрыми эл-нами. Концентрация их на неск. порядков меньше, чем медленных, и убывает по мере удаления от катода, так что в плазме фарадеева тёмного пространства быстрые эл-ны и электрич. поле практически отсутствуют. В Т. р. с полым катодом фарадеево тёмное пространство отсутствует, а катодное падение потенциала значительно меньше нормального.
В достаточно длинном разрядном промежутке d осн. часть занимает плазменный положит, столб. Концентрация эл-нов в положит, столбе определяется динам и ч. равновесием процессов объёмной ионизации, объёмной рекомбинации и ухода заряженных ч-ц на стеики разрядной трубки (за счёт амбиполярной диффузии). В положит, столбе обычно наблюдаются чередующиеся тёмные и светлые неподвижные или бегущие слои — страты, возникновение к-рых связано с процессами ионизации и деиониэации газа, а твкже с переносом ч-ц и энергии в неоднородной плазме. С уменьшением d параметры катодной области и положит, столба не меняются, сокращается лишь его длина. При достаточно малых d столб и фарадеево тёмное пространство исчезают совсем, при этом U растёт (затруднённый Т. р.). Более яркое свечение у анодв при наличии внодного падения обусловлено тем, что в этой области формируется добавочный ионный ток разряде. Св-ва положит, столба не зависят от процессов вблизи электродов и определяются балансом ионизации и рекомбинации заряженных ч-ц в нём: tZ—1, где Z —ср. частоте ионизации, т — ср. время жизни заряженных ч-ц. Для прямой ионизации электронным ударом при максвелловском распределении электронная температура Тв в положит. столбе оказывается ф-цией лишь произведения давления газа р на радиус трубки R и не зависит от силы токв (рис. 3). Для др. механизмов ионизации и рекомбинации имеются сходные соотношения (см. Подобия законы).
Т. р. характеризуется специфич. св-вами излучения, источником ч-рого являются область катодного тлеющего свечения и, в случае больших межэлектроднык расстояний, положит, столб разряда. Цвет свечения Т. р. зависит от рода выбранного газа (напр., для аргона оно имеет синий цвет, для неона — красно-оранжевый). Небольшая мощность, потребляемая Т. р., является одной из причин его широкого использования в рекламных трубивх, дежурных световых сигнальных лампах и разного рода световых индикаторах (см. Газоразрядные источники света, Газоразрядные индикаторы). Катодное тлеющее свечение широко используется в цифровых и знаковых индикаторах. Св-во нормального Т. р. — постоянство плотности тока — лежит в основе работы линейных аналоговых индикаторов. Др. св-во норм. Т. р. — постоянство катодного падения напряжения — нашло применение в опорных стабилитронах, а также в стабилитронах, используемых для непосредств. стабилизации напряжения. Важной областью применения Т. р. являются индикаторные тиратроны, для управления к-рыми достаточны напряжения всего лишь в неси. В. На базе этих тиратронов разработаны многоцветные тиратроиные индикаторные матрицы, способные отображать рвзную информацию разными цветами. Широкое применение Т. р. иашёл в газоразрядных индикаторных пвнелях. Ряд приборов Т. р. (деквтрон, полиатрон, выпрямит, и релейные тиратроны) утратил своё значение и уступил место ПП приборам (транзисторам, тиристорам и др.).
ТИТРОН, электровакуумный прибор, содержащий 5 электродов (3 анода, катод и управляющий электрод), с мно--голучевой электронно-оптич. системой, формирующей парциальные электронные пучки мвлого диаметра с мин. поперечными скоростями электронов. Предназначен для управления (регулирования) током в высоковольтных э лен тро техн. установках. Квтод, управляющий (фокусирующий) электрод и первый анод Т. образуют многолучевую электронную пушку с низковольтным управлением; положительный (относительно катода) потенциал первого анода и отри цат. потенциал управляющего электрода определяют токоотбор с катода. Второй анод Т. является злектростатич. экра~ ном; его потенциал определяет падение напряжения на приборе. Третий внод, служащий коллектором эл-нов, имеет потенциал, в 5—20 раз более низкий, чем потенциал первого анода, что позволяет осуществлять режим рекуперации энергии электронов. По сравнению с пентодом, используемым в качестве регулирующей лвмпы, Т. при тех же габаритных размерах имеет на порядок меньшее собств. падение напряжения, на два порядка меньший ток первого анода (аналога экранной сетки), существенно более высокую электрич. прочность. Высокие значения параметров Т. достигаются как благодаря конструктивным особенностям, твк и иному (чем в пентоде) распределению потенциале в приборе. Если в пентоде все межэлектродные расстояния больше швгв сетки, то в Т. межэлектродные расстояния в системе катод — второй анод меньше поперечного размера парциальной электронно-оптич- ячейки, а расстояние катод — управляющий электрод меньше этого резмера в 5—7 раз. Роль антидинатронной сетки в Т. выполняет второй в мод.
Осн. преимущества Т. (по сравнению с ПП приборами того же назначения, нвпр. силовыми тиристорами) — возможность устанавливать заданный ток, величина к-poro ие зависит от потенциала коллекторе; регулировать этот ток сигналом мвлой мощности за доли мне; рассеивать на электродах большие мощности в аварийных режимах. Т. находят применение гл. обр. в источниках питания установок электрон но-лучевой евврки, электростатич. пылеулавливания, в источниках питания СВЧ приборов и в др. случаях, когда недопустимы пробои в нагрузке, а твкже для стабилизации и регулирования режимов питания мн. нагрузок от единого источника с полной развязкой, импульсной модуляции и т. д. Наряду с применением в качестве регулирующей лампы Т. используется твкже как генераторная лампа (вплоть до СВЧ диапазона). При этом роль СВЧ поля, возбуждаемого между квтодом и управляющим электродом Т., вследствие резко выраженного т. н. островного эффекта, сводится лишь к отпиранию Т. с частотой сигнала. , Движение эл-нов в Т. уже при небольшом удалении от катодв происходит практически в пост, поле; в результате уменьшается вредная роль пролётных явлений, что обусловливает высокий кпд таких приборов (до 60—70%) в KB части дециметрового диапазоне.
ТИРИСТОР (от греч. thyra — дверь, вход и резистор), полупроводниковый прибор на основе монокристалла полупроводника с многослойной структурой типа р—п—р—п (с тремя или более электронно-дырочными переходами); обладает свойствами электрич. вентиля. Обычно Т. имеет три вывода: двв из них (катод и анод) контактируют с крайними областями монокристалла, в третий (управляющий электрод) — с одной из промежуточных областей (рис. 1). Такой управляемый Т. наэ. иногда триодным Т., или три-нистором, в отличие от неуправляемого, имеющего лишь два вывода (катод и анод) и называемого диодным Т., или динистором. Вольт-амперная херен герметика Т. имеет S-обраэный вид (рис. 2). По аналогии с тиратроном Т. получил своё назв. благодаря св-ву пегко переходить (переключаться) из запертого состояния (с низкой проводимостью, точка А нв ВАХ) в открытое состояние (с высокой проводимостью или близким к нулю дифференц. сопротивлением, точка В) и наоборот. Участок CD на ВАХ прибора соответствует состоянию с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Наличие двух устойчивых состояний, а также низкая мощность рассеяния Т. обусловили широкое использование их в разл. устр-аах (от регулирования мощности в бытовых электроприборах до переключения и преобразования энергии в сложных электрич. установках).
Если на анод (внеш. р-слой) подвн положит, потенциал относительно катода (внеш. п-слой), то крайние электронно-дырочные переходы П| и (li оказываются смещенными в прямом направлении, а центр, переход Г\г — в обратном Через переходы П] и П* в области, примыкающие к переходу ГЬ, инжектируются неосновные носители заряда, при этом снижается сопротивление ГЪ и увеличивается ток через него. С увеличением виодного напряжения U| ток через Т. сначала растёт медленно (участок ОА ив ВАХ). В этом режиме сопротивление перехода ГЬ ещё велико (U, оказывается практически полиостью приложенным к ПД что соответствует запертому состоянию Т. По мере увеличения напряжения на Т. снижается доля напряжения, падающего на ГЬ, и увеличивается прямое напряжение на П] и Hi, что вызывает дальнейший рост тока через Т, и усиление инжекции неосновных носителей в область Пг* При нек-ром значении напряжения (порядка десятков или сотен В), иаз. напряжением переключения Unap (точка С иа ВАХ), Т. переходит в состояние с высокой проводимостью (включается) и в иём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внеш. цепи.
Процесс скачкообразного переключения Т можно объяснить, рассматривая переходы П( и Пч как змиттериые переходы составляющих транзисторов р—п—р (Ti) и п—р—п (Т"), у к-рых Пл является общим коллектором, причём база Т соединена с коллектором Ti, a база Т| — с коллектором Т, (рис. Э). Ток 7, протекающий во внеш. цепи, является током первого эмиттера 7,, и током второго эмиттерв 7к7. Вместе с тем этот ток складывается из двух коллекторных токов 7ц и \it равных соответственно 0|7Э1 и ао)ъ2 (гАе а> и и?—коэф. передачи эмиттерного тока транзисторов Т| и Г/), и обратного тока коллекторного перехода 70 : 3=017,1 +«»1,2+30-С учетом 7,|=7,2=7 имеем; i--=70/( 1—Oi—аг). При малых токвх коэф. и, ,*С1 и 7~70 (Т. находится в устойчивом состоянии). С увеличением тока at и as рвстут, что ведёт к возрастанию 1. При достижении 7 значения 1вк, нвз. током включения, сумма ((ti+a?) становится близкой к 1 и происходит переход (переключение) Т. в открытое состояние, к-рое сопровождается резким увеличением тока. Напряжение переключения Т. обычно близко по порядку величины к напряжению лавинного пробоя перехода П;, но несколько меньше его. При ai+a2>*1 устойчивое состояние (точка В на ВАХ) достигается в результате перехода составляющих транзисторов в режим насыщения (при этом все р—n-переходы смещены • прямом направлении, ток через Т. ограничен сопротивлением внеш. цепи, напряжение иа Т. составляет 1—-2 В). Если уменьшать ток через Т., то при нек-ром его значении (точка D на ВАХ) Т. запирается — вновь переходит в состояние с ниэкой проводимостью. Мин. ток в открытом состоянии (при токе управляющего электрода 1упр—0) иаз. током удержания 1 . Если 1=7уд, 111+0.2=1, напряжение на центр, переходе Пг равно нулю, Т. может находиться в открытом состоянии сколь угодно долго (даже при условии 7уд=0), поскольку составляющие транзисторы поддерживают друг друга в режиме насыщения (ток коллектора Т? является током базы T|t и наоборот) Возрастающая зависимость а? от токе дополнительно усиливается в Т. шунтированием эмиттерного перехода П,. Шунтирующий резистор, квк прввило. представляет собой распределённое по площади nj омич. сопротивление, создаваемое в процессе изготовления Т.
При подаче тока в цепь управляющего электрода общий ток через Т. возрастает вследствие эффекта транзисторного усиления, d] и аз увеличиваются и Т. переключается в открытое состояние при меньших значениях Une_. Коэф. усиления по мощности при включении Т. достигает Ю'\ Если к аноду приложено отрицательное (относительно метода) напряжение, то ток через Т. определяется сопротивлением последовательно включённых переходов П| и Пл, смещённых в обратном направлении.
Многослойные тиристорные структуры чаще всего создают в кремниевых монокристаллич. дисках (пластинах) введением в Si раз л. примесей (гл. обр. В, AI, Р). При этом в основном используют диффузионную и сплавную технологию. После сплавления с термокомпенсирующими вольфрамовыми или молибденовыми дисками (для обеспечения механич. прочности и устранения тепловых напряжений, возникающих иэ-зв рвэличия коэф. расширения
кремния и материала электродов) р—п—р—п-структуру помещают в герметич. корпус обычно штыревой или таблеточной конструкции (рис. 4).
Впервые Т. (с двумя выводами) описан амер. учёным Дж. Моллом в 1956. К 80-м гг. разработаны Т. разл. мощности: маломощные, рассчитанные на ток до 50— 100 мА, ср. мощности — на ток до 20 А и мощные (см. Силовой тиристор) — на ток от 20 А до 10 к А. Совр. Т. изготовляют на напряжения от неск. В до 10 кВ и выше, скорость нврастания прямого тока в них достигает 10' А/с, напряжения — 10'д В/с; время включения составляет от десятых долей мне (у мвломощиых приборов) до десятков мне (у мощных); время выключения — соответственно от единиц до сотен мке; кпд достигает 99%.
В зависимости от назначения и принципа действия Т. делятся на запираемые (включаемые по цепи управляющего электрода), быстродействующие, импульсные, симметричные, или двунаправленные (с двусторонней проводимостью), фототиристоры, бинисторы и др. Т. применяются в регулируемых источниках питвния (напр., в электроприводе), генераторах мощных импульсов, в линиях передачи электроэнергии пост, тока, статич. компенсаторах реактивной мощности, в системах автоматич. управления и т. п.
ТИРАТРОН (от греч. thyra — дверь, вход и ...трон), газоразрядный прибор с сеточным управлением моментом возникновения (зажигания) несамостоятельного дугового или тлеющего разряда. В зависимости от видв газового разряда в Т. используется соответственно либо накаливаемый, либо холодный катод. В Т. (в отличие от вакуумного триода) после возникновения электрич. токв между анодом и катодом сетка теряет своё управляющее действие, т. к. вблизи её отверстий образуется слой положит, ионов, нейтрализующий отрицат. заряд сетки. Чтобы погасить разряд в Т., анодное напряжение необходимо снизить до значения, меньшего, чем напряжение поддержания (горения) разряде. Изобретён амер. учёным А. Халлом в 1929.
В Т. дугового разряда, обычно называемом просто Т., разряд протекает при малой разности потенциалов (падении напряжения) между анодом и катодом (обычно от нес к. десятков до 100 В). Характеристикой зажигания (или пусковой х арак т ер и ст и кой) Т. называют зависимость напряжения на аноде, при к-ром в Т. возникает разряд, от напряжения на сетке Ur. По способу управления анодным током рвэличвют Т. с отрицат. характеристикой зажигания (выпрямительные и релейные Т.) и положит, характеристикой зажигания (импульсные Т.). В Т. первого типа (рис. 1, 2) прн уменьшении отрицат. потенциала сетки электрич. поле анода, «проникающее» к катоду, становится достаточным для того, чтобы эл-ны, эмитируемые катодом, приобрели энергию, превышающую потенциал ионизации газа, и возник рвзряд между катодом и анодом. Такие Т. наполняются инертными газами или парами ртути. В настоящее время (кон. 80-х гг.) Т. с отрицат. характеристикой находят огранич. применение в качестве вентиля, в значит, степени они вытеснены ПП приборами — тиристорами.
Импульсные Т (ИТ) предназначены для создания коротких импульсов электрич. тока (длительностью 10 — 10~ с) амплитудой от нес к. А до 10 кА. Такие Т. применяются гл. обр. в качестве ключе в модуляторах радиол он ац. передатчиков, а также в линейных ускорителях заряженных ч-ц, для накачки импульсных лазеров и др. В ИТ (рис. Э) благодаря наличию спец. защитного элемента (экрана сетки) поле анода не проникает к катоду независимо от значения Uc. Для возбуждения осн. разряда (между катодом и анодом) в пространстве сети в — катод создаётся вспомогат. разряд. Когда концентрация заряженных ч-ц вспомогат. разряда вблизи сетки (в области, куда «проникает» поле внодв), нарастая, достигает критич. значения, возникает дуговой рвзряд между катодом и анодом (Т. зажигается). В период времени, пока развивается вспомогат. разряд, ИТ не проводит ток. Предварит, ионизация пространства катод—сетка сокращает время формирования осн. разряда; при зтом анодное напряжение изменяется от Еа (напряжения источника питания) до Ur (напряжения горения ИТ). Время формирования осн. разряде в ИТ составляет от единиц до неск. десятков не. Управляющее действие сетки в ИТ определяется амплитудой тона вспомогат. разряда, его длительностью, а также значением и крутизной нарастания импульса напряжения Uc. Обычно при работе ИТ зажигание осн. разряда в нём осуществляется периодически, с частотой повторения сеточ--ных импульсов. Если энергия вспомогат. разряда недостаточна, то происходят пропуски возникновения токв и снижается стабильность тока от импульса к импульсу. Повышение стабильности момента зажигания осн. разряда достигается увеличением крутизны фронта напряжения сетки и уменьшением внутр. сопротивления источника сеточных импульсов. Для ервр. ИТ при номинальных параметрах сеточных импульсов разброс длительности фронта импульсов тока не превышает 2—Э не, а запаздывание — неск. десятых долей мкс. Как правило, ИТ наполняются водородом или дейтерием, т. н. иоиы этих газов не разрушают активного покрытия катода при плотностях тока до 10 A/cmj. Кроме того, большая подвижность ионов способствует быстрому восстановлению электрической прочности прибора, благодаря чему ИТ могут работать при частоте повторени я до десятков тыс. импульсов/с. Для восполнения убыли газа (вследствие поглощения его электродами), особенно интенсивного в импульсном режиме работы, в Т. помещается генератор водорода на основе непрерывно подогреваемого гидрида титана или циркония (см. Генеретор газа),
Т. дугового разряда работают при сравнительно низких давлениях газа (обычно до 100 Па) в области левой ветви Пашена кривой (при зтом пробивное напряжение понижается с увеличением расстояния между электродами). Во избежание пробоя анод Т. либо окружают экраном, имеющим потенциал сетки или катода (рис. 1), либо защищают изолятором (рис. Э). Выпрямит. Т. рассчитаны на анодное напряжение до Э00 и В, импульсные — до 100 кВ. При анодном напряжении св. 30—40 кВ пространство сетка — анод обычно разделяется на неск. секций с соответствующим снижением напряжения нв каждой секции.
Т. тлеющего разряда с токовым (как в ИТ) или электроствтич. управлением моментом зажигания (при к-ром необходим дополнит, электрод — т. н. сетка вспомогвт. разряда) работает при малых токах (до 50 мА) и ср. анодных напряжениях (150—-300 В). Разл. типы таких Т. применялись гл. обр. в НЧ устр-аах вычислит, техники и автоматики (напр., в качестве реле, для выполнения логич. операций); к 80-м гг. большая часть их заменена интегральными схемами. Широко используются лишь индикаторные Т. тлеющего разряда (ИТТР), в к-рых с появлением анодного тока возникает свечение наполняющего ИТТР газа или люминесцентного излучателя. Такие Т. содержат, как правило, неск. сеток. ИТТР характеризуются низким уровнем управляющих сеточных напряжений (до 10 В), возможностью управлять возникновением анодного тока с помощью двух и более входных сигналов (в этом случае ИТТР работает по схеме совпадения), наличием памяти. На базе ИТТР созданы матричные тиратронные индикаторы (см. Газоразрядные индикаторы). ИТТР применяются гл. обр. в устр-аах отображения информации коллективного пользования.
Т. выпускаются в стеклянном, металлостеклянном и ме-твллокерамич. исполнении.
ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ. прибор для обнаружения течей (сквозных пор, трещин, проколов и т. п. нарушений герметичности) в вакуумных системах. Действие большинства Т. основано на их способности обнаруживать проникающее через течь т. н. пробное в-во (обычно газообразное), обладающее к.-л. специфич. св-вами, к-рые позволяют заметить его присутствие у поверхности или внутри контролируемого объёма. В электронном приборостроении и машиностроении Т. используются в системах технического контроля для проверки ИЭТ и оборудования иа герметичность.
Наиболее высокочувствит. являются масс-спектрометрич. Т., позволяющие обнаружить утечку пробного в-аа (в качестве н-рого используется гелнй Не) до 10~ —Ю- млПа/с через течи в любых оболочках—стеклянных, металлических и др. Для обнаружения течи Не подводят к поверхности аакуумир. изделия (напр., обдувом изделия тонкой струёй газа), контролируя по масс-спектру момент появления Не в атмосфере изделия. Таким образом устанавливают место, где Не проникает внутрь изделия, т. е. местоположение течи, размеры к-рой определяют по величине пика Не в масс-спектре. Если Не вводится внутрь изделия, то его утечку можно обнаружить, поместив изделие в вакуумную камеру, присоединённую к Т., либо обследуя поверхность изделия при помощи присоединённого к Т. всасывающего газ щупа. На базе масс-спектрометрич. Т. создаются аатоматиэир. установки контроля герметичности ИЭТ с производительностью до 600—700 проверок за 1 ч.
Для проверки герметичности ИЭТ всё более широко применяется электрон но-зек ватный Т. Чувствит элемент такого Т. представляет собой ионизац. камеру в виде газо-наполняемого конденсатора пост, ёмкости, внутрь и-рого помещвется источник ^-излучения (изотопы *Н, ' (Ni). При заполнении камеры т. н. газом-носителем (переносчиком пробного в-ва), напр. азотом или аргоном, между её электродами, к к-рым приложено пост, напряжение, возникает ионизац. ток. С появлением в гаэоносителе пробного в-ва ток ионизвции резко уменьшается вследствие захвата эл-нов изотопного источника атомами пробного в-ва. Отбор воздуха у поверхности проверяемого объекта осуществляется при помощи газового эжектора, через к-рый пропускается и газ-носитель перед его подачей в ионизац. камеру. Обычно в качестве пробного в-ва в электронно-захватных Т. используются элегаз (SFh) или кислород. Т. с элегазом позволяют обнаружить утечку до 10 — 10 м'-Па/с и установить местонахождение течи с точностью до 1 мм,- такие Т. применяются в автоматизир. установках контроля герметичности малогабаритных ИЭТ, их производительность до 1200—1500 проверок за 1 ч. Т., чувствительные и кислороду, применяются гл. обр. для обнаружения больших течей, н-рые невозможно установить при помощи спец. пробного в-ва, поскольку через большую течь оно вытекает ещё до проверни изделия на герметичность. Кислород же входит в соствв воздуха, присутствующего в изделии, и легко обнаруживается Т.
Кроме приведённых в технологии электронного приборостроения, в частности в электронном машиностроении, используются и др. типы Т.: напр. ей уст и ч- (в т. ч. ультразвуковые), реагирующие нв акустич. колебания, создаваемые струёй вытекающего через малое отверстие газа; ИК Т., определяющие присутствие в исследуемой атмосфере пробного в-ва (напр., NHt) по интенсивности поглощения иМ ИК излучения.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДЫ в теХНОЛОГИИ электронных приборов, газообразные и жидкие вещества, используемые в качестве рабочей среды при получении исходных и промежуточных спец. материалов, а также при формировании и сборка дискретных полупроводниковых приборов, ИС и систем на их основе. К газообразным Т.е. относят газы и их смеси, а также технологич. вакуум и воздушную среду технологич. помещения; используются в технологич. процессах, напр. как носители, разбавители, травители, нейтральная среда. Жидкими Т. с. являются очищенная вода, а также органич. и неорганич. жидкости (химикаты); используются в качестве растворителей, травителей, проявителей, электролитов и т. д. В особый класс Т. с. можно выделить многофазные или дисперсные системы (эмульсии, суспензии, аэрозоли), в т. ч. и такие, к-рые меняют а процессе использования своё агрегатное состояние (напр., фоторезисты или стеклообразные источники для диффузии).
По степени активности относительно осн. объекта технологич. процесса Т. с. делятся на агрессивные и нейтральные. Агрессивными Т. с. по отношению, напр., к Si, Се, GeAs считаются кислород или галогеноводороды (в нагретом состоянии), а также растворы и смеси нек-рых кислот; они используются при сплошном или размерном травлении (см. Гравлвние, Литография), для получения оксидных и др. покрытий иа поверхности ПП пластины (см. Оксидирование). Нейтральными Т. с. по отношению к тем же материалам являются, напр., высокий вакуум, N, Аг или вода и органич. растворители (при комнатной темп-ре); применяются для защиты объекта произ-ва от вредного влияния внеш. среды или агрессивных компонентов технологич. процесса, а также для транспортирования или разбавления реагентов, для очистки поверхности ПП пластин и др. ИЭТ.
Важнейшее требование, предъявляемое к Т.е., — высокая чистота по осн. компоненту. Т. с. не должны оказывать иа объект произ-ва нежелательного (побочного) физ.-хим. воздействия, кроме предусмотренного технологич. процессом. Наличие в Т. с. растворённых и взвешенных дисперсных примесей приводит к образованию дефектов в исходных и промежуточных материалах, к неконтролируемому изменению электрофиэ. характеристик ИЭТ или, в конечном счете, к низким технико-экономич. показателям произ-ва. Степень чистоты Т. с. по лимитируемым примесям в ряде случаев должна превосходить чистоту применяемых в тех же процессах осн. ПП материалов. Напр., в чистых технологич. помещениях, где выполняются наиболее ответств. операции производства СБИС, в 1 м* воздуха допускается содержание ие более 3—35 пылинок размером 0,1—0,3 мкм; используемая в тех же процессах особо чистая вода при максимально возможном уд. электрич. сопротивлении (q—18 МОм-см при 20 "С) должна быть практически свободной от органич. примесей и кремнезёма, а макс, содержание взвешенных ч-ц размером более 0,1 мкм (включая бактерии) в 1 л ие должно превышать 1—5.
Достижение требуемой чистоты Т. с. и ее поддержание в течение всего производств- процесса является технически сложной проблемой. Её эффективное решение имеет важное значение в первую очередь для микроэлектроники, где ей уделяют первостепенное внимание. Для первичного (централизованного) и финишного (локального) удаления из Т. с. растворённых и взвешенных микропримесей, включая микроорганизмы, применяют сочетания различных физ.-хим. методов очистки, таких, напр., как адсорбция, ректификация, дистилляция, ионный обмен, облучение ультрафиолетом, фильтрация (см. Очистка технологических газов, Водоподготовка). Наиболее универсальным и широко используемым в электронной пром-сти методом очистки Т. с. является мембранная фильтрация (в т. ч. микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос).
Дальнейший прогресс важнейших направлений электроники во многом зависит от возможности достижения ещё более высокой степени чистоты Т. с. Для решения этой проблемы уже не достаточны только тотальная очистка, ограничение присутствия человека в технологич. помещении или герметизация оборудования. Требуется кардинальное изменение технологии с целью максимально возможного исключения продолжит, контактов объекта произ-ва с большими, а значит и трудно контролируемыми объёмами Т с. Чистый технологич. транспорт, герметичная тара, стыкуемая со всеми видами оборудования полного производств, цикла, и новое («чистое») технологич. оборудование могут стать экономически эффективной альтернативой организации произ-ва.
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ, проверка соответствия технич. характеристик изделий, материалов или процессов требованиям нормативно-технической документации, осуществляемая в ходе производств, процесса. Т. к. может быть сплошным, при к-ром проверке подвергаются все без исключения изделия, материалы и технологии, операции, и выборочным, при к-ром проверка ведётся не сплошь, а выборочно, пробами из партии (изделия) или объёма, массы (материала), по отд. операциям.
Различают входной, операционный и выходной контроль в зависимости от того, на какой стадии производств, процесса он осуществляется. Входному контролю подвергаются материалы и комплектующие изделия, поступающие на предприятие для дальнейшей обработки и (или) использования в проиэ-ве ИЭТ (см. Входной контроль). Операционный контроль осуществляется в ходе выполнения или после завершения к.-л. технологии, операции. Операц. контроль позволяет своевременно обнаружить брак в изделии (либо материале) или нарушение технологии, установить их причину, изъять бракованное изделие (материал) из дальнейшей обработки, своевременно проводить подналадку и настройку оборудования и технологии, оснастки (см. Встроенный контроль, Визуальным контроль, Телевизионные методы контроля). Выходной контроль готовых ИЭТ и материалов проводится после выполнения последней операции технологии, процесса для выявления некондиционной или потенциально негодной продукции (см. Выходной контроль).
Т. к. способствует повышению качества и надёжности изделий и совершенствованию технологич. процессов, и увеличению процента выхода годных изделий. См. также Качество ЭЛеКГрОННЫХ Приборов.