Соққы иондануы: физикалық қасиеттері және қолданылуы
Impact ionization
Энергиялық заряд тасымалдағыштардың материалдағы өзара әрекеттесуі: жартылай өткізгіште электрон-тесік жұптарының пайда болуы, лавиналық бұзылу және диодтар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Импакттық иондану – материалдағы процесс, онда бір энергетикалық заряд тасымалдаушы басқа заряд тасымалдаушыларды жарату арқылы энергиясын жоғалта алады. Мысалы, жартылай өткізгіштерде жеткілікті кинетикалық энергиясы бар электрон (немесе тесік) байланысқан электронды оның байланысқан күйінен (валенттік жолақта) шығарып, оны өткізгіштік жолақтағы күйге көтере алады, нәтижесінде электрон-тесік жұбы пайда болады. Тасымалдаушылардың жеткілікті кинетикалық энергияға ие болуы үшін жеткілікті үлкен электр өрісі қолданылуы керек, яғни жеткілікті үлкен кернеу қажет, бірақ міндетті түрде үлкен ток емес. Егер бұл жоғары электр өрісі бар аймақта болса, лавиналық бұзылу туындауы мүмкін. Бұл процесс лавиналық диодтарда қолданылады, олардың көмегімен сыртқы электрондық тізбекке кірмес бұрын шағын оптикалық сигнал күшейтіледі. Аваланч фотодиодында бастапқы заряд тасымалдаушы фотонның сіңірілуі арқылы пайда болады. Импакттық иондану процесі қазіргі заманғы ғарыштық шаң детекторларында, мысалы, Галилео шаң детекторы, Cassini CDA, Stardust CIDA және Surface Dust Analyzer сияқты құрылғыларда шаңның соқтығысын анықтау және ғарыштық шаң бөлшектерінің құрамын талдау үшін қолданылады. Бір жағынан, импакттық иондану – Аугер рекомбинациясының кері процесі. Аваланч фотодиодтары (АФД) оптикалық қабылдағыштарда сигналды қабылдағыш тізбегіне жібермес бұрын фотон фототокпен көбейтіледі, бұл қабылдағыштың сезімталдығын арттырады, себебі фототок қабылдағыш тізбегімен байланысты жылу шуына тап болғанға дейін көбейтіледі.
Impact ionization is the process in a material by which one energetic charge carrier can lose energy by the creation of other charge carriers. For example, in semiconductors, an electron (or hole) with enough kinetic energy can knock a bound electron out of its bound state (in the valence band) and promote it to a state in the conduction band, creating an electron hole pair. For carriers to have sufficient kinetic energy a sufficiently large electric field must be applied, in essence requiring a sufficiently large voltage but not necessarily a large current. If this occurs in a region of high electrical field then it can result in avalanche breakdown. This process is exploited in avalanche diodes, by which a small optical signal is amplified before entering an external electronic circuit. In an avalanche photodiode the original charge carrier is created by the absorption of a photon. The impact ionization process is used in modern cosmic dust detectors like the Galileo Dust Detector and dust analyzers Cassini CDA, Stardust CIDA and the Surface Dust Analyser for the identification of dust impacts and the compositional analysis of cosmic dust particles. In some sense, impact ionization is the reverse process to Auger recombination. Avalanche photodiodes (APD) are used in optical receivers before the signal is given to the receiver circuitry the photon is multiplied with the photocurrent and this increases the sensitivity of the receiver since photocurrent is multiplied before encountering of the thermal noise associated with the receiver circuit.