53 Техническая электроника, т. 1. Физические основы электроники. Вакуумная техника, -пер. с нем. М., «Энергия», 1971.
472 с. с илл.
В книге приведены,сведения о физических основах электронных, ионных и полупроводниковых приборов. Подробно освещены вопросы электронной оптики и законы токораспре-деления в приборах различного типа.
Приведены основные сведения об электронных лампах (в том числе приборах СВЧ диапазона) и полупроводниковых приборах.
Значительное место уделено технике высокого вакуума и вакуумной технологии; рассмотрены основные процессы, применяемые при изготовлении приборов.
Книга предназначена для конструкторов и инженерно-технических работников электровакуумной и полупроводниковой промышленности, а также для студентов, специализирующихся в области вакуумного и полупроводникового приборостроения.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию........ 3
Предисловие.............. 5
Введение............... 7
Обозначения основных величин, принятые в книге .... 9
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОННЫХ, ИОННЫХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРОВ
Глава первая. Элементарные частицы и модель атома 15
A. Основные сведения об элементарных частицах ... 15
1. Электрон............. 15
2. Ионы............. 16
3. Кванты излучения (оптическое, рентгеновское и радиоактивное излучение)........ 16
Б. Представление элементарных частиц в виде корпускул
и волн............. 16
1. Некоторые экспериментальные методы определения заряда, массы и длины волны электрона ... 17
2. Возможные модельные представления электронов, ионов и атомов в виде частиц и волн .... 23
B. Энергетическая модель атомов и твердых тел ... 25
1. Строение атома.......... 25
2. Процессы столкновений....... 28
3. Схема энергетических уровней...... 31
4. Зонная модель твердого тела....... 34
Г. Ускорение элементарных частиц электрическим полем 39
Глава вторая. Источники термоэлектронов .... 41
А. Распределение электронов по скоростям при термоэлектронной эмиссии........... 41
463
1. Энергетическая модель металла и границы металл— вакуум.............41
2. Максвелловское распределение по скоростям . . 44
3. Распределение Ферми........ 47
4. Экспериментальное определение распределения электронов по скоростям методом задерживающего электрического поля..........50
Б. Эмиссионные постоянные некоторых катодных материалов .............56
В. Металлические катоды..........60
1. Энергетическая зонная модель эмиттеров из чистых металлов.............ь 60
2. Исходные данные при конструировании и долговечность катодов...........62
3. Упрощенный метод расчета нитевидного вольфрамового катода...........63
4. Процесс формирования нитевидного вольфрамового катода...........65
5. Температурная зависимость предела прочности на растяжение нитевидного вольфрамового катода . 65
Г. Пленочные катоды..........67
1. Структурная модель поверхности металлов, покрытой пленками...........67
2. Энергетическая зонная модель пленочных катодов 69
3. Ториевые пленочные катоды.......69
Д. Оксидно-бариевые катоды........71
1. Структурная модель оксидного катода и процесс эмиссии.............71
2. Энергетическая зонная модель оксидно-бариевого катода.............73
3. Конструкции простых оксидных катодов .... 74
4. Катоды с запасом активного вещества .... 75 Глава третья. Источники фото-, вторичных и автоэлектронов ................78
А. Источники фотоэлектронов....... . 78
1. Закономерности внешнего фотоэлектрического эффекта............. 78
2. Зонная модель металлических фотокатодов ... 83 -
3. Чувствительность фотокатодов....... 83
4. Квантовый выход фотоэмиссии...... 85
5. Спектральные характеристики наиболее распространенных фотокатодов........ . 86
6. Утомление фотокатодов .,.,.,,, 88
В. Источники вторичных электронбв ...... 88
1. Механизм вторичной электронной эмиссии ... 88
2. Основные закономерности вторичной электронной эмиссии .......... • 91
3. Теория вторичной электронной эмиссии .... 93 В. Источники автоэлектронной эмиссии ...... 94
Глава четвертая. Источники ядерного излучения . . 97
A. Закономерности и единицы измерений ..... 97
Б. Источники а-излучения (источники дважды заряжен-
ных ионов Не) . . . ........ ЮЗ
1. Свойства .......... . . ЮЗ
2. Типичное устройство источника а-излучения . . . ЮЗ
B. Источники р-излучения (быстрых электронов) . . . 103
1. Свойства ....... . ..... ЮЗ
2. Типичное устройство источников 0-излучения . . 104 Г. Источники уизлучения (квантов с высокой энергией
Я, sSlO-* см) ............ 105
1. Свойства .......... . . 105
2. Типичное устройство источников v-излучения . . 105 Д. Излучатель позитронов ........ 107
Е. Источник нейтронов ......... 107
1. Свойства источника ..... . . . . 107
2. Типичное устройство нейтронного источника . . 109
Глава пятая. Источники ионов и фотонов, применяемые
в технике .............. ПО
А. Технические источники ионов ....... 110
1. Источники ионов, основанные на ударной ионизации ПО
2. Накаливаемые источники ионов ...... 112
Б. Источники электромагнитного излучения . . . . 112
1. Источники рентгеновского излучения . . . . 112
2. Люминесцентные экраны в качестве источников фотонов ............. Ц5
Глава шестая. Электрический ток в высоком вакууме . 118
А. Конвекционный и наведенный ток при перемещении отдельного электрона в междуэлектродном простран-
стве
Б. Электрический ток в высоком вакууме при незначитель-
ном объемном заряде ......... 120
4G5
1. Траектории заряжённых частиц в однородном электрическом поле..........121
2. Траектории заряженных частиц в однородных магнитных полях...........124
3. Траектории заряженных частиц при одновременном действии электрического и магнитного полей . . 129
В. Электрический ток в высоком вакууме в условиях значительного объемного заряда ......... 136
1. Ограничение тока объемным зарядом.....136
2. Электрический ток в диоде с плоскими электродами
при наличии объемного заряда......НО
3. Влияние объемного заряда в электроннооптических приборах............144
Глава седьмая. Основы геометрической электронной
оптики..............144
A. Сопоставление геометрической электронной оптики со световой оптикой...........145
Б. Закон преломления в электронной оптике .... 146
1. Преломление электронного луча в электрическом отклоняющем поле.........146
2. Преломление электронного луча в плоскопараллельном электрическом двойном слое.....147
B. Закон формирования электроннооптического изобра-
жения.............149
1. Уравнение для фокусных расстояний сферического электрического двойного слоя......150
2. Увеличение электрических линз......154
Г. Типичные электрические и магнитные электронные
линзы .... .... 155
56
1. Электрические электронные линзы..... 155
2. Магнитные электронные линзы...... 158
Д. Экспериментальное определение формы поля и траектории заряженных частиц в электронной оптике . . 160
1. Определение формы поля....... 160
2. Определение траекторий........ 165
вакуумных ламп
А. Вакуумные многоэлектродные лампы...... 169
'лава восьмая. Принцип действия вакуумных ламп
с управлением током .......... 168
1. Вакуумный диод.......... 169
2. Вакуумный триод.......... 170
3. Тетрод (лампа с двумя сетками)..... 175
4. Пентод (лампа с тремя сетками)..... 177
5. Гексоды, гептоды, октоды (лампы с четырьмя, пятью
и шестью сетками)......... 178
Б. Сверхвысокочастотные лампы....... 178
1. Дисковые (пролетные) триоды (от 500 до 6000 Мгц) 178
2. Клистрон (от 200 до 50000 Мгц)..... 180
3. Магнетрон (до 30000 Мгц)....... 186
4. Лампа бегущей волны (до 50000 Мгц) .... 190
5. Лампа обратной волны (карцинотрон до 100 000 Мгц) 192
Глава девятая. Электрический ток в газоразрядном промежутке .............. 193
A. Электрический ток при ионизации электронным ударом 194
1. Коэффициент ионизации Таунсенда и удельная ионизация ............. 194
2. Усиление тока........... 197
3. Условие непрерывности потока частиц . . . . 199 Б. Электрический ток при ударной ионизации электронами и ионами............ 200
1. Усиление тока за счет дополнительного образования носителей заряда при ионизации ударами ионов
в газоразрядном промежутке....... 200
2. Усиление тока за счет дополнительного образования носителей заряда в результате бомбардировки катода ионами............ 202
3. Условие зажигания разряда и закон Пашена . . 203
B. Полная характеристика газового разряда .... 206
Глава десятая. Электрический ток в полупроводниках . 207
А. Проводимость полупроводников....... 208
1. Собственная и примесная проводимости .... 208
2. Подвижность носителей и удельная электропроводность ............. 213
Б. Контактные явления в полупроводниках . . . . 217
1. Контакт полупроводника с металлом . . . . 217
2. Переходы р-п типа......... 219
3. Триоды р-п-р типа.......... 224
4. Фотоэлектрические явления в полупроводниках
с р-л-переходами (вентильные фотоэлементы) . . 230
467
5. Сравнение свойств полупроводниковых и вакуумных
приборов............231
Литература к первой части..........233
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ТЕХНИКА ВЫСОКОГО ВАКУУМА
И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗРЯДНЫХ
ПРИБОРОВ
Глава первая. Взаимодействие заряженных частиц с молекулами газов и паров..........239
A. Элементы кинетической теории газов......239
1. Масса атома и атомный вес (свойства отдельной частицы)............239
2. Максвелловское распределение молекул газа по скоростям (свойства системы частиц).....240
3. Законы поведения газов и ларов (системы частиц) 242
Б. Выбор газов и паров для наполнения приборов . . . 252
1. Наполнение газом с целью уменьшения испарения 256
2. Наполнение газом для улучшения теплоотвода . . 258
3. Наполнение газом или паром газоразрядных источников света........... 258
4. Наполнение газом для усиления тока .... 263
B. Получение и очистка газов, применяемых для наполнения приборов...........264
1. Инертные газы.......... 264
2. Водород, кислород, азот и пары металлов . . . 265 Г. Средняя длина свободного пробега молекул газа, электронов и ионов.......... 267
1. Определение средней длины свободного пробега из закона распределения длин пробега ..... 267
2. Определение средней длины свободного пробега из радиуса взаимодействия и концентрации . . . 269
3. Экспериментальное определение средней длины свободного пробега электронов и ионов.....271
4. Выбор размеров приборов и вакуумных систем на основе данных о средней длине свободного пробега 272
Д. Диссоциация двухатомных газов при высоких температурах ..............275
Глава вторая. Взаимодействие электронов с твердым
телом...............276
А. Потери энергии и глубина проникновения электронов в толстой фольге или слоях газа (область многократ-468
ного рассеяния; толщина фольги ds?^Re; I MKM
1. Закон Томсона и Виддингтона...... 276
2. Изменение направления и скорости движения электронов при прохождении ими толстой алюминиевой фольги (il MKM
4. Распределение энергетических потерь электронов по глубине при прохождении ими толстой алюминиевой
фольги (rf=6 мкм)......... 282
Б. Пропускание электронов тонкой алюминиевой фольгой 282
В. Потери энергии электронов в тонкой фольге (d
A. Виды взаимодействий между твердыми телами и газами 285
1. Адсорбция............ 285
2. Абсорбция............ 287
3. Окклюдирование.......... 287
4. Образование химической связи...... 287
Б. Применение отжига для обезгаживания .... 288
1. Обезгаживание стекла....... . . 289
2. Обезгаживание металла........ 290
B. Поглощение газов с помощью газопоглотителей (гетте-рирование)............ 295
1. Поглощение газов и паров охлажденными поверхностями («криогенный насос»)........ 296
2. Адсорбция газа активированным углем .... 298
3. Поглощение газа металлами («контактное геттериро-вание»)............. 299
4. Поглощение газов парами металлов (газопоглощение
при распылении).......... 302
5. Поглощение газов фосфором....... 305
6. Поглощение паров воды гигроскопическими веществами ............. 305
Глава четвертая. Вакуумная техника и измерительные
приборы.............. 306
А. Пружинный вакуумметр......... 307
Б. Жидкостные вакуумметры (барометры) .... 308
1. Вакуумметры U-образные......... 308
2. Тороидально-весовой вакуумметр . . ... 308
469
В. Термомолекулярный вакуумметр....... 309
Г. Вязкостный вакуумметр......... 309
Д. Компрессионный вакуумметр Мак-Леода .... 310
1. Принцип действия.......... 310
2. Устройство............ 310
3. Методы измерения давления....... 312
4. Диапазон измеряемых давлений...... 314
5. «Вакуум прилипания»......... 314
6. Укороченный компрессионный вакуумметр . . . 314
7. Поворотный компрессионный вакуумметр по Геде 315
8. Преимущества и недостатки компрессионных вакуумметров . ......... 315
Е. Теплоэлектрические вакуумметры...... 316
1. Принцип действия.......... 316
2. Виды теплоэлектрических вакуумметров . . . 317
3. Области применения......... 320
Ж- Ионизационный вакуумметр........ 320
1. Ионизационный вакуумметр с нитью накаливания . 320
2. Ионизационный вакуумметр с холодным катодом и магнитным полем (вакуумметр Пеннинга) . . . 324
3. Радиоактивный ионизационный вакуумметр (альфа-трон) ............. 326
4. Измерение вакуума по величине импульса давления 328
5. Mace-спектрометрические вакуумметры .... 328 3. Течеискатели............ 332
1. Измерение увеличения давления при отключении объема с течью.......... 332
2. Нахождение течи с помощью катушки высокой частоты (прибор Тесла)........ 332
3. Обнаружение течи с помощью струи аргона или гелия............. 333
4. Обнаружение течи с помощью струи молекулярного водорода............ 334
5. Обнаружение течи с помощью трихлорэтилена . . 334
6. Обнаружение течи с помощью пароз галогенидов (галогенный течеискатель)....... 335
7. Дифференциальные конденсационные методы . . 335
Глава пятая. Вакуумные насосы....... 336
А. Элементы расчета вакуумных систем..... 336
1. Характерные параметры вакуумного насоса . . 336
2. Расчет основных характеристик насосов . . . 338 470
Б. Конструкции вращательных вакуумных насосов . . 341
1. Насосы для получения предварительного вакуума 341
2. Насосы для получения среднего и высокого вакуума 346
3. Зависимость потребляемой мощности вращательных насосов от давления ......... 350
В. Эжекторные и диффузионные насосы..... 351
1. Водоструйные насосы (для получения предварительного вакуума)........... 351
2. Пароструйные и диффузионные насосы (для получения высокого вакуума)....... 353
Г. Геттеро-ионные насосы......... 353
1. Принцип действия......... 353
2. Конструктивные варианты геттеро-ионных насосов 353 Е. Насосы с газопоглощением охлажденными поверхностями (криогенные насосы)....... 367
Глава шестая. Установки для получения высокого вакуума ............
А. Устройство установки для получения высокого вакуума .............
Б. Расчет быстроты откачки газа через трубопровод круг-
лого сечения
372
1. Сопротивление трубопровода потоку газа при относительно высоких давлениях (р>10~3 мм рт. ст.;
............ 374
2. Сопротивление трубопровода потоку газа при относительно низких давлениях (р<'10~3 мм рт. ст.; ?^>2Я) ............ 376
3. Сопротивление длинных трубопроводов потоку газа в любой области давлений (/»/?; Хв — любая величина) ............. 379
В. Расчет установок для получения высокого вакуума . . 380
1. Быстрота откачки через трубопроводы вакуумной системы, соединенной с насосом ...... 381
2. Производительность откачки через трубопроводы вакуумной системы, соединенной с насосом . . . 382
3. Добротность вакуумной системы ..... • 382
4. Быстрота откачки и добротность вакуумной системы в молекулярном режиме течения газа (X?»J?; р<10-3 мм рт. ст.) .......... 382
Г. Выбор насоса предварительного разрежения для дан-• ного высоковакуумного насоса ....... 385
471
Глава седьмая. Наиболее распространенные гехноЛоги-ческие процессы, применяемые при изготовлении электронных, ионных и полупроводниковых приборов .... 387
А. Вакуумные электронные приборы...... 387
1. Свойства применяемых материалов..... 387
2. Технология обработки металлических деталей электронных приборов.......... 388
3. Наиболее распространенные методы изготовления стеклянных деталей электронных ламп .... 399
4. Вакуумноплотные спаи стекла со стеклом и стекла
с металлом............ 403
5. Технология изготовления фотоэлектронных катодов 405
6. Технология изготовления люминесцентных экранов 407 Б. Твердотельные электронные приборы..... 410
1. Свойства применяемых материалов..... 410
2. Методы получения чистых полупроводников . . . 411
3. Методы образования контакта полупроводника с металлом ............
Цена: 150руб.
