ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭФФЕКТЫ

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭФФЕКТЫ

- скачкообразный обратимый переход полупроводника (или полупроводниковой структуры) из высокоомного состояния в низкоомное под действием электрич. поля, превышающего пороговое значение Е _П =10⁴ - 10⁶ В/см. П. э. наблюдаются в полупроводниках, у к-рых вольт-амперная характеристика (ВАХ) имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Такой характер ВАХ обусловлен формированием электрич. доменов (для ВАХ N- типа ; см. Ганна эффект, Ганна диод )или токовых шнуров (для ВАХ S-типа; см. Шнурование тока).
Термин "переключение" возник в связи собнаружением быстрого (10^-11 с) и большого (4-го порядка) измененияпроводимости халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) сложногосостава (рис.). П. э. в ХСП впервые наблюдались в 1961 - 62 А. Д. Пирсоном(A. D. Pearson), Б. Т. Коломийцем, С. Р. Овшинским (патент США, 1963).В патентной литературе П. э. в ХСП наз. эффектом Овшинского (см. Аморфныеи стеклообразные полипроводники).

Вольт-амперная характеристика халькогенидныхстеклообразных полупроводников: I - сила тока; V - напряжение.

В плёнках ХСП с двумя металлич. электродамиП. э. наблюдаются при постоянном, переменном и импульсном напряжении. Пороговыеток I _п и напряжение V _п не зависят отполярности напряжения, а также от темп-ры Т вдиапазоне 2- 250 К; при повышении Т они претерпевают скачок: / _п возрастает, напряжение падает и затем слабо изменяются с Т, вплотьдо размягчения материала. Аналогично зависят I _п и V_n от длительности импульса напряжения V, и скачок параметров наблюдаетсяпри длительности импульсов, близкой ко времени диэлектрич. релаксации материала. <В зависимости от амплитуды импульсов переключение может возникать как напереднем фронте импульса (длительность 50 пс), так и с задержкой. В последнемслучае в образце формируется канал, в к-ром пороговые условия реализуютсяраньше, чем в остальной части образца. Трансформация канала в токовый шнурпроисходит скачком, когда канал теряет флуктуац. устойчивость (см. Флуктуацииэлектрические), а плотность тока вне канала достигает критич. величины. <Если плотность тока вне канала не достигает критич. величины, преобразованиеканала в шнур происходит плавно (П. э. "вырождаются") .
Дифференц. сопротивление образца с токовымшнуром близко к 0. Плотность тока в шнуре "насыщается" при величине порядка~10⁴ А/см ². Сечение шнура практически линейно зависитот тока. Время восстановления пороговых параметров после снятия напряженияопределяется восстановлением однородности образца и является линейной ф-циейрасстояния между электродами. Для образцов длиной ~0,5 мкм и сечением 10^-10 см ² это время сравнимо со временем переключения. Энергия, затрачиваемаяна переключение таких образцов, может достигать 10 - 15 Дж при Т =300К. Уменьшение V _п в течение первых переключений обусловленонесовершенством стеклообразных плёнок и контактов.
В кристаллич. полупроводниках с S-образнойВАХ (при одинаковых с ХСП параметрах) П. э. отсутствуют. Поэтому механизмыП. э. в ХСП связывают с влиянием разупорядочення. Однозначно механизм П. <э. в ХСП не установлен.
Практически неограниченное число переключений(>10¹⁴) и стойкость ко всем видам внеш. воздействий, а такжевозможность управления фазовыми трансформациями в токовом шнуре (кристаллизация)обеспечивают использование П. э. в стабилизаторах напряжения, для защитыинтегральных схем от перенапряжения, в переключателях СВЧ-сигналов, в датчикахдавления и темп-ры, генераторах сигналов спец. формы, операц. усилителяхи т. п.

Лит.: Костылев С. А., Шкут В. А.,Электронное переключение в аморфных полупроводниках, К., 1978; Ad1ег D.,Неnisсh Н. К., Моtt N., The mechanism of threshold switching in amorphousalloys, "Rev. Mod. Phys.", 1978, v. 50, p. 209; Madan A., Shaw M. P., Thephysics and applications of amorphous semiconductors, Boston - [a.o.].1988.

В. Б. Сандомирский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.