БСЭ. Положительная логика - Полупроводниковый...
Начало Вверх

ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ЛОГИКА, логика, в к-рой приемлемыми считаются только рассуждения, не связанные с опровержениями, т. е. с обоснованиями ложности высказываний. Поскольку выражение "А - ложно" есть лишь иная форма выражения "не-А", в П. л. отказываются от любых способов введения отрицания, к числу к-рых относятся приёмы косвенных доказательств, в т. ч. доказательств от противного, а также явные определения отрицания типа [ А = df (А) = i)f, где] - знак отрицания,) - импликация, a f - пропозициональная переменная или к.-л. "допустимое" абсурдное утверждение. П. л. можно назвать, таким образом, логикой без отрицания.

Логические законы, соответствующие правильным рассуждениям в П. л. (или же правила, кодифицирующие способы таких рассуждений), описываются и каталогизируются в соответствующих логических исчислениях, из к-рых важнейшими являются положительное импликативное исчисление высказываний с единственной логической операцией - импликацией, и полное положительное исчисление высказываний с конъюнкцией, дизъюнкцией, импликацией и эквиваленцией.

Положительное импликативное исчисление высказываний (подробно об исчислении высказываний см. в ст. Логика) задаётся с помощью двух аксиомных схем:
2017-1.jpg

Более сильные логич. исчисления получаются из исчислений П. л. последовательным неконсервативным расширением (усилением) их систем аксиом или правил вывода. Так, присоединение к (1) и (2) аксиомной схемы
2017-2.jpg
или соответствующего ей правила reduc-tio ad absurdum даёт минимальную логику Колмогорова (1925), а аналогичное добавление к полному положительному исчислению высказываний - минимальную логику Йохансона (1936). Присоединяя к последней схему
2017-3.jpg
(противоречие влечёт произвольное утверждение) и схему
2017-4.jpg
{исключённого третьего принцип), получают соответственно интуиционистскую и классическую логику высказываний.

Поскольку все законы П. л. имеют силу (доказуемы) в интуиционистской и классич. логике (обратное, естественно, неверно), положительные исчисления обычно рассматривают как их подсистемы - вообще как "частичные системы". Существенно, однако, что положительные исчисления, взятые "сами по себе", и "те же" исчисления "внутри" более сильной логики - это исчисления с различной семантикой логич. связок (операций), к-рая для первых детерминируется только их собственными аксиомами или правилами употребления связок, а для вторых наследуется от более сильной логики.

Лит.: Ч ё р ч А., Введение в математическую логику, пер. с англ., т. 1, М., 1960, §26; Расёва Е., Сикорский Р., Математика метаматематики, пер. с англ., М., 1972, гл. 11, §§ 2 - 6.

М. М. Новосёлов.

ПОЛОЖИТЕЛЬНО-ОПРЕДЕЛЁННАЯ ФОРМА, выражение вида
2017-5.jpg
где aik = аki, принимающее неотрицательные значения при любых действительных значениях x1, x2, ..., хп и обращающееся в нуль лишь при x1 = х2 = ... = хп = 0. Т. о., П.-о. ф. есть квадратичная форма спец. типа. Любая П.-о. ф. приводится с помощью линейного преобразования к виду
2017-6.jpg

Для того чтобы
2017-7.jpg

В любой аффинной системе координат расстояние точки от начала координат выражается П.-о. ф. от координат точки. Форма
2017-8.jpg
для любой функции g (х) с интегрируемым квадратом; 3) положительно-определённой функции - такой функции f(x), что ядро К (х, у) = f(x - у) является положительно-определённым. Класс непрерывных положительно-определённых функций f(x) с f(0) = 1 совпадает с классом характеристических функций законов распределения случайных величин.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА, относительно повышенные (выпуклые) неровности земной поверхности, лежащие выше среднего гипсометрического (батиметрич.) уровня прилегающей области суши (напр., горный хребет, возвышенность) или морского дна.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЧИСЛА, числа, большие нуля; см. Число.

ПОЛОЗЫ (Coluber), род змей сем. ужей. Дл. до 2,4 л. Верхняя сторона тела обычно одноцветная, иногда с тёмными полосами и пятнами, нижняя - светлее. Молодые П. окраской часто отличаются от взрослых. Ок. 30 видов, распространены в Юж. Европе, Азии, в Сев. и Вост. Африке, в Сев. и частично Центр. Америке. В СССР - 6 видов; 3 из них: краснополосый П. (С. rhodorhachis), поперечнополоса-т ы и П. (С. karelini) и тонкий (С. spinalis) - встречаются в Ср. Азии и Казахстане; разноцветный П. (С. ravergieri) и оливковый (С. najadum) - в Ср. Азии и на Кавказе; желтобрюхий П. (С. jugularis) -в Европ. части СССР, на Кавказе и на Ю. Туркмении. П. обитают в степях, полупустынях, пустынях, а также в лесистых местах на равнинах и в горах (напр., разноцветный П.- на высоте до 2500 м). П. очень подвижны. Питаются преим. мышевидными грызунами, ящерицами, птенцами и небольшими птицами; молодые - насекомыми. Большинство ловит добычу, хватая её зубами и сжимая затем кольцами тела или прижимая к земле. Все П. яйцекладущи. Самка откладывает до 25 яиц. Укус П., как и др. змей сем. ужей, для человека безопасен, но может быть болезнен. Иногда "П." наз. также змей близких родов Elaphe, Ptyas и нек-рых др.

И. С. Даревский.

ПОЛОК проходческий, подвесной полок, металлич. конструкция (иногда многоэтажная), предназначенная для размещения механизмов и крепления подвесного оборудования при проходке шахтных стволов. П. используются также для защиты работающих в забое при случайном падении в ствол к.-л. предметов, для производства работ по возведению постоянной крепи и армированию ствола, закрепления направляющих канатов бадьевого подъёма и т. п. П. подвешивается на спец. или направляющих канатах тихоходных лебёдок, установленных на поверхности земли, к-рыми он опускается вслед за продви-ганием забоя. Во время выполнения работ П. раскрепляется в стенки ствола лыжами с помощью гидродомкратов или выдвижными балками, входящими в гнёзда, к-рые оставляются в стенках ствола. Перед взрывом шпуров в забое ствола лебёдки поднимают П. на безопасную высоту. См. также ст. Проведение горных выработок.

ПИЛОМЕТЬ, река в Новгородской обл. РСФСР, прав, приток р. Полы (басс. оз. Ильмень). Дл. 150 км, пл. басс. 2770 км2. Берёт начало из оз. Русское (пл. 2,4 км2) на Валдайской возв. Питание смешанное, с преобладанием снегового. Ср. расход воды в 120 км от устья 7,74 м3/сек. Сплавная. В верховьях П. экспериментальные установки Валдайской лаборатории Гос. гидрологич. ин-та.

ПОЛОНЕЗ (франц. polonaise, от polonais - польский), 1) торжественный бальный танец-шествие. Муз. размер ¾. В своих истоках - нар. происхождения. С 16 в. стал придворным танцем во Франции и др. европ. странах. Образцы П. встречаются в сюитах и партитах И. С. Баха, Г. Ф. Генделя, в произв. В. А. Моцарта, Л. Бетховена, К. М. Вебера, Ф. Шуберта. Широкое развитие этот муз. жанр получил в творчестве Ф. Шопена. П. писали М. К. Огиньский, О. А. Козловский, К. Курпиньский, Г. Венявский, З. Московский, Л. Ружицкий и др. В опере П. использован М. И. Глинкой, Н. А. Римским-Корсаковым, П. И. Чайковским и др. 2) Торжественная инструментально-хоровая песня-танец. Муз. размер ¾. Комп. Козловский писал П. гл. обр. на тексты Г. Р. Державина, в т. ч. "Гром победы, раздавайся".

ПОЛОНИЙ (лат. Polonium), Po, радиоактивный хим. элемент VI группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 84. П. - первый элемент, открытый по радиоактивным свойствам П. Кюри и М. Склодовской-Кюри в 1898 (см. Радиоактивность). Назван в честь Польши (лат. Polonia) - родины М. Склодовской-Кюри. Известно 25 радиоактивных изотопов П. с массовыми числами от 194 до 218. Наиболее долгоживущим является искусственно полученный а-радиоактивный 209Ро (период полураспада T1/2= 103 года). В природе встречаются 7 изотопов П. с массовыми числами 210-212, 214-216 и 218 как члены радиоактивных рядов урана, ак-тиноурана и тория. Наиболее устойчив из них а-радиоактивный 210Ро (Т1/2 = = 138 сут). Миллиграммовые кол-ва 210Ро можно выделить не только из природных объектов, но и синтезировать искусственно по ядерной реакции нейтронов с висмутом. Практически все сведения о П. получены с использованием 210Ро.

П.- редкий элемент; содержание его в земной коре ок. 2 *10-15 % . В свободном виде П.- мягкий серебристо-белый металл; плотность 9,3 г/см3, tпл 254 °С, tкип 1162 °С. Конфигурация внешней электронной оболочки атома 6s26p4. По хим. свойствам П. ближе всего к теллуру. В соединениях (как и Те) проявляет степени окисления -2, +2, +4 и +6. Известны окислы РоО, РоО2 и РоО3. При действии Zn на солянокислый раствор П. образуется летучий гидрид РоН2. В растворах П. существуют ионы РоО2-4 РоО2-3, Ро4+ и Ро2+.

Известна гидроокись П. - РоО(ОН)2.

В весовых количествах синтезированы легко гидролизующиеся тетрагалогениды П. и сульфаты различных составов. Методом носителей (используя аналог П.- теллур) синтезированы по-лонийорганич. соединения, в к-рых осуществляется связь Ро - углерод [получены, напр., дифенил П. (С6Н5)2Ро, дифе-нилдихлорид П. (С6Н3)2 РоС12 и т. д.]. П. чрезвычайно токсичен и поэтому работы с ним проводят в специальных боксах.

Изотоп 210Ро применяется в нейтронных источниках. Энергию a-частиц 210Ро можно преобразовать в электрич. энергию. Электрич. "атомные" батарейки с 210Ро, обладающие длительным сроком службы, применялись, в частности, на спутниках "Космос-84" и "Космос-89".

Лит.: Бэгнал К., Химия редких радиоактивных элементов. Полоний - актиний, пер. с англ., М., 1960; его же, Химия селена, теллура и полония, М., 1971; Ершова З. В., Волгин А. Г., Полоний и его применение, М., 1974.

С. С. Бердоносов.

Полоний-210 (210Ро) - обычный компонент естественных радиоактивных выпадений. В растения поступает из почвы через корни или из атмосферы в результате отложения на надземных органах. В небольших количествах (10~4 пкюри/г~) 210Ро находится в мор. воде; может накапливаться мор. организмами (у мор. водоросли Porphyra umbilicalis коэффициент накопления его ~ 1000). В организм животных и человека 210Ро поступает с пищей. Примерное содержание 210Ро в морской рыбе составляет 20-100 пкюри/кг, мясе -2-3 пкюри/кг, хлебе - 1 пкюри/кг, крупе - 2 пкюри/кг, чае - 500-600 пкюри/кг. В организме животных и человека (удельная концентрация ок. 4-10-5 пкюри/г сырой ткани) П. относительно равномерно распределяется по отдельным органам. Биол. действие 210Ро обусловлено a-излучением. В опытах на животных показана высокая токсичность этого радионуклида в больших концентрациях. Так, концентрации 210Ро выше 0,0003 мккюри/г живого веса снижали продолжительность жизни белых крыс, изменяли состав периферич. крови, вызывали циррозы печени; в отдалённые сроки у животных развивались опухоли почек, толстого кишечника, семенников и ряда др. органов. Биол. действие малых концентраций 210Ро изучено недостаточно.

Лит.: Распределение и биологическое действие радиоактивных изотопов. Сб. ст., М., 1966; Методы радиоэкологических исследований. Сб. ст., М., 1971.

В. А. Кальченко.

ПОЛОНИНЫ, планины (букв. -горы), местное назв. участков верхнего пояса Карпат и некоторых горных хребтов Балканского п-ова, обладающих слабовсхолмлённой поверхностью с плоскими вершинами и покрытых высокогорными лугами. Обычно используются как летние горные пастбища. Назв. "П." входит в наименования нек-рых хребтов (Стара-Планина, Шар-Планина, Половина и др.).

ПОЛОННАРУВА, населённый пункт в сев.-вост. части о. Шри-Ланка (Цейлон), близ Анурадхапуры. В ср. века, после падения Анурадхапуры, П. - столица второго сингальского гос-ва, центр сингальской цивилизации. В период расцвета этого гос-ва (12 в.) в П. были построены грандиозные храмы, дворцы. С упадком второго сингальского гос-ва в 13-14 вв. П. запустела. Сохранились памятники 12 в.: остатки дворцовых зданий, храма Ланкатилака со статуей Будды (кирпич) на терр. монастырского буддийского комплекса Джетавана, святилища Ватадаге и храма Сат-Махалпасада на терр. буддийского монастырского комплекса, ступ Ранкот-дагоба и Кири-дагоба; пещерный храм Гал-Вихара с 3 колоссальными статуями Будды и статуей ученика Будды - Ананды (все - камень); храм Тхупарама; статуя Паракрама Баху I (?; гранит). Туризм.

ПОЛОННОЕ, город (с 1938), центр Полонского р-на Хмельницкой обл. УССР. Расположен на р. Хомора (басе. Днепра). Ж.-д. ст. на линии Казатин - .Шепетов-ка. 23,7 тыс. жит. (1974). Заводы: фарфоровый, художеств, керамики, камнедробильный , стройматериалов, кирпичный, сыродельный; ф-ка по переработке вторичного сырья и др.

ПОЛОНСКИЙ Владимир Иванович (17.6.1893 - 30.10.1937), советский парт. и профсоюзный деятель. Чл. Коммунистической партии с 1912. Род. в Тобольске. Из мещан. С 1908 был матросом, чернорабочим, с 1912 рабочий-электромонтёр в Петербурге. Вёл парт. работу в профсоюзах, в 1913 чл. Центр. правления петерб. Союза металлистов. В 1914 арестован, в 1915 сослан в Тобольскую губ. С марта 1917 секретарь Центр, правления московского Союза металлистов; участник окт. боёв в Москве. В 1918-20 комиссар дивизии на Зап. и Юж. фронтах, военком Юго-Вост. ж. д., пред. Юж. бюро ВЦСПС. В 1920-24 пред. Оргбюро, затем секретарь ЦК Союза горнорабочих, пред. Нижегородского губпрофсовета и чл. бюро губкома РКП(б). С 1925 секретарь Рогожско-Симоновского райкома и чл. бюро МК ВКП(б), в 1928 2-й секретарь МК. В 1930 и в 1935-37 секретарь ВЦСПС. В 1930-33 I-й секретарь ЦК КП Азербайджана, одновременно секретарь Заккрайкома ВКП(б). С янв. 1933 зав. орг. отделом ЦК ВКП(б), с авг.- нач. Политуправления и зам. наркома НКПС. С 1937 зам. наркома связи СССР. Делегат

II-17-го съездов партии; на 15-17-м съездах избирался канд. в чл. ЦК ВКП(б). Чл. ЦИК СССР. Награждён орденом Трудового Красного Знамени.

Лит.: Герои Октября, М., 1967.

ПОЛОНСКИЙ (псевд.; наст, фам.-Гусин) Вячеслав Павлович [23.6(5.7). 1886, Петербург, - 24.2.1932, Москва], русский советский критик, журналист, историк. Чл. КПСС с 1919. С 1905 участвовал в революц. движении (примыкал к меньшевикам). Учился в психоневрологич. ин-те (с 1907), откуда был исключён за участие в студенч. забастовке. В годы Гражд. войны 1918-20 руководил Лит.-издат. отделом Политич. управления Красной Армии. Опубл. краткую биографию М. А. Бакунина (1920, 3 изд. 1926), исследование "М. А. Бакунин. Жизнь, деятельность, мышление" (1922), кн. "Спор о Бакунине и Достоевском" (1926); три тома '"Материалов для биографии Бакунина". Автор сб-ков лит.-критич. статей: "Уходящая Русь" (1924), "Марксизм и критика" (1927), "О современной литературе" (изд. 1928, 1929, 1930), "Сознание и творчество" (посмертно, 1934) и др. Писал о Д. А. Фурманове, И. Э. Бабеле, Артёме Весёлом, Ю. К. Оле-ше, А. А. Фадееве и Б. А. Пильняке. П. не смог по достоинству оценить послеоктябрьскую поэзию Маяковского; в духе "единого потока" критиковал крестьянскую литературу 20-х гг., иногда вместе с критиками "Перевала" допускал идеалистические ошибки в истолковании художеств, творчества. П. был организатором и председателем (1919-23) Дома печати, редактором журн. "Печать и революция" (1921-29), журн. "Новый мир" (1926-31), ректором Лит.-художеств. ин-та им. В. Я. Брюсова (1925), в 1926-32 редактором отдела лит-ры, иск-ва и языка 1-го изд. БСЭ, директором Музея изящных иск-в (1929-32), ныне Музей изобразит. иск-в им. А. С. Пушкина.

С о ч.: На литературные темы. [Вступ. ст. А. Г. Дементьева], М., 1968.

Лит.: Маяковский В., Поли. собр. соч., т. 12, М., 1959, с. 321 - 50; Переписка А. М. Горького с В. П. Полонским, в сб.: М. Горький и советская печать. Архив Горького, т. X, кн. 2, М., 1965; Дементьев А., Д и к у ш и н а Н., Пройденный путь, "Новый мир", 1965, № 1.

А. Г. Дементьев.

ПОЛОНСКИЙ Яков Петрович [6(18).12. 1819, Рязань,- 18(30). 10.1898, Петербург, похоронен в Рязани], русский, поэт. Род. в семье бедного чиновника. Окончил юридич. ф-т Моск. ун-та (1844). Первый сб. стихов - "Гаммы" (1844). В 1846-51 жил в Тбилиси, служил чиновником. В сб. "Сазандар" (1849) П. сумел воссоздать дух и быт народов Кавказа. С 1851 жил в Петербурге, редактировал журн. "Русское слово" (1859-1860). Служил в Комитете иностр. цензуры, в Совете Гл. управления по делам печати (1860-96).

В обстановке размежевания общест., сил, происходившего в 60-х гг. 19 в., П. не пришёл к чёткому социальному самоопределению. Демократизм его был искренним, но расплывчатым. Однако, считая, что поэт должен подчиняться веяниям времени (стих. "Моё сердце - родник, моя песня - волна"), П. пишет стихи гражданств, звучания ("Сумасшедший", "Признаться сказать, я забыл, господа", "Миазм" и др.); в 1878 он посвятил сочувственные стихи В. Засулич ("Узница"). На склоне жизни поэт обращается к темам старости, смерти (сб. "Вечерний звон", 1890). Среди поэм П. наиболее значительна поэма-сказка "Кузнечик-музыкант" (1859). Писал также в прозе. Лирич. герой П.- натура мягкая и впечатлительная, несущая в душе тепло младенческих воспоминаний ("Зимний путь", "Иная зима"). Внутренний мир человека П. рисует психологически точно ("Зимой, в карете"), мастерски передаёт сложную смену душевных состояний ("У двери"). Многие стихи П. положены на музыку А. С. Даргомыжским, П. И. Чайковским, С. В. Рахманиновым, С. И. Танеевым, А. Г. Рубинштейном. Стих. "Песня цыганки" ("Мой костёр в тумане светит") стало нар. песней.

Я. П. Полонский.

Соч.: Стихотворения. [Вступ. ст., подгот. текста и примеч. Б. М. Эйхенбаума], Л.. 1954.

Лит.: Орлов П. А., Я. П. Полонский, Рязань, 1961; История русской литературы XIX в. Библиографич. указатель, М.- Л., 1962.

В. И. Масловский.

ПОЛОНЯНИЧНЫЕ ДЕНЬГИ, налог в России 1551-1679, к-рый собирали на выкуп рус. "полоняников" (пленных), гл. обр. из Крыма. П. д. собирались с окладной единицы - сохи. Освобождение от этого налога происходило очень редко. До 80-х гг. 16 в. П. д. взимались в зависимости от фактич. расходов на выкуп пленных, а в кон. 16 в. стали постоянным окладным налогом (по 2 руб. с сохи).

ПОЛОРОГИЕ (Bovidae), семейство млекопитающих отр. парнокопытных. В отличие от платнорогих (оленей), рога у П. представляют полые роговые чехлы, сидящие на выростах .лобных костей, растущие и не сменяющиеся в течение всей жизни животного. Резцы и клыки на верхней челюсти отсутствуют. Коренные зубы несут на жевательной поверхности полулунные складки эмали. Желудок сложного строения, многокамерный. Хорошо развита слепая кишка. К П. относятся быки, козлы, бараны и антилопы..

ПОЛОРУССОВ-ШЕЛЕБИ Николай Иванович, чувашский советский поэт (1881-1945); см. Шелеби Н. И.

ПОЛОСА (матем.), совокупность точек плоскости, лежащих между двумя параллельными прямыми этой плоскости. Координаты точек х, у П. .удовлетворяют неравенствам C1<Ax + By<C2, где А, В, C1, C2 - нек-рые постоянные, причём А и В одновременно не равны нулю. Преобразование w = ez конформно отображает П. 0 < y < п комплексной плоскости z = x + iy на верхнюю полуплоскость комплексной плоскости w.

ПОЛОСА в прокатном производстве, см. в ст. Листовая сталь.

ПОЛОСА в полиграфии, скомплектованная часть наборной формы, включающая заголовки, клише, колонцифры, формулы и др. элементы и дающая на бумаге оттиск страницы издания - газеты, журнала, книги; часто под П. понимают страницу издания.

ПОЛОСА ОТВОДА железных дорог, полоса земли, выделенная из земельного фонда страны для жел. дороги со всеми устройствами: земляным полотном, искусств, сооружениями, станционными площадками и др. объектами. В П. о. не допускается постройка зданий и сооружений, не принадлежащих жел. дороге. Ширина П., о. практически не менее 24 м\ на станциях - значительно больше, т. к., кроме ж.-д. путей; на ней располагаются все сооружения, строения и хозяйства дороги. В местах, подверженных снежным и песчаным заносам, П. о. увеличивается на ширину защитных лесонасаждений.

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ частот, диапазон частот, в пределах к-рого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустич., радиотехнич. или оптич. устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существ, искажения его формы. Осн. параметры П. п.- ширина полосы и неравномерность АЧХ в пределах П. п. Ширину полосы обычно определяют как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ, на к-ром амплитуда колебаний составляет не менее 0,707 (или 1/1/КОРЕНЬ(2)) от максимальной. Неравномерность АЧХ количественно характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот. Ширину П. п. выражают в единицах частоты (напр., в гц), неравномерность АЧХ - в относит. единицах или в децибелах. Требования к П. п. различных устройств определяются их назначением (напр., для телефонной связи требуется П. п. 300-3400 гц, для вы-сококачеств. воспроизведения муз. произведений 30-16 000 гц, а для телевиз. вещания - шириной до 8 Мгц). Расширение П. п. позволяет передать большее количество информации, а ослабление неравномерности АЧХ в П. п. улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала. Иногда П. п. определяют также по фазочастотной характеристике устройства.

Лит.: Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы, 2 изд., М., 1971.

А. С. Гринчик.

ПОЛОСАТИКИ (Balaenopteridae), семейство мор. млекопитающих подотряда беззубых китов. Дл. тела от 6 до 33 м. На брюхе и горле 14-120 продольных полос - складок (отсюда назв.). Складки, растягиваясь, увеличивают полость рта. Пластины китового уса широкие, вые. до 1 м, с грубой бахромой. Спинной плавник хорошо развит и расположен в задней трети тела. Самки крупнее самцов. П. широко распространены в Мировом ок.; регулярно мигрируют: весной - в холодные воды для нагула жира, осенью - в умеренные и тёплые для размножения. Половой зрелости П. достигают к 4-6 годам. Беременность ок. 1 года. Живут до 50 лет. 2 рода: настоящие П. (финвал, голубой кит, полосатик Брайда, сейвал и острорылый кит) и горбатые киты (единств, вид - горбач). В связи с интенсивным промыслом ряда видов П. численность их резко сокращается. Нек-рые виды (голубой кит, горбач) находятся под охраной.

Лит.: Томилин А. Г., Китообразные, М., 1957 (Звери СССР и прилежащих стран, т. 9); Жизнь животных, т. 6, М., 1971.

ПОЛОСАТЫЕ СПЕКТРЫ, спектры, состоящие из отдельных полос, характерные для спектров испускания и поглощения молекул. См. Молекулярные спектры.

ПОЛОСАТЫЙ ТЮЛЕНЬ, млекопитающее сем. настоящих тюленей; то же, что крылатка.

ПОЛОСИН Евгений Максимович [р. 24. 12.1911 (6.1.1912), дер. Урывки, ныне Липецкой обл.], русский советский актёр, нар. арт. СССР (1969). Чл. КПСС с 1939. В 1934 - 39 учился в ГИТИСе (класс Л. М. Леонидова). Первоначально работал в Гомельском драм. рус. театре, в период Великой Отечеств. войны 1941-45 актёр фронтовой бригады этого театра по обслуживанию действующей армии. В 1945-48 артист Могилёвского театра, с 1949 - Русского драм. театра БССР им. М. Горького. Роли: Ничипор ("Кто смеётся последним" Крапивы), Кропля ("Константин Заслонов" Мовзона), Кукушкин ("Брестская крепость" Губаревича), Аким ("Власть тьмы" Л. Н. Толстого), Вафля ("Дядя Ваня" Чехова), Окаёмов ("Машенька" Афиногенова), Щукарь ("Поднятая целина" по Шолохову), Бальзаминов ("Женитьба Бальза-минова" Островского). Награждён 4 орденами, а также медалями.

ПОЛОСКОВАЯ ЛИНИЯ в технике сверхвысоких частот, плоскостная линия, канализирующая электромагнитные волны в воздушной или иной диэлектрич. среде вдоль двух или неск. проводников, имеющих форму тонких полосок и пластин. Наряду с двухпроводными и коаксиальными линиями П. л. представляет собой разновидность радиоволновода. Электропроводящим материалом полосок и пластин служат м-едь, сплавы металлов, обладающие высокой проводимостью, серебро или, (реже) золото, а в качестве диэлектрика выбирается фторопласт, полиэтилен, ситалл, керамика или др. материал с малыми потерями энергии на СВЧ и высокой диэлектрич. проницаемостью (до 20). Существует много типов П. л., к-рые подразделяют на симметричные и несимметричные линии (рис. 1). В симметричных

Рис. 1. Симметричная (д) н несимметричная (б) полосковые линии и распределение электрического поля в них (соответственно в и г - вид с торца): 1 - заземляемая металлическая пластинка; 2 - металлическая полоска; 3 - диэлектрик. Стрелками показаны силовые линии электрического поля.

П. л. распространяются электромагнитные волны типа ТЕМ, в несимметричных - квази-ТЕМ (см. в ст. Радиоволновод). П. л. характеризуют волновым сопротивлением (обычно 50-150 ом), зависящим от типа диэлектрика и геометрич. размеров линии, коэффициентом затухания на единицу длины (обычно 0,1-1,8 дб/м), рабочей полосой частот (практически 100 Мгц - 100 Ггц).

На основе П. л. конструируются мн. элементы и узлы сверхвысоких частот техники - направленные ответвители (рис. 2, а), делители мощности (рис. 2,6), электрич. фильтры, смесительные и детекторные оловки и т. д. П. л.- единств, тип линий передачи СВЧ сигналов, обеспечивающий возможность комплексной микроминиатюризации радиотехнич. устройств и допускающий изготовление устройств СВЧ в интегральном исполнении. В гибридных интегральных схемах применяют т. н. микрополосковые линии.

К достоинствам П. л. и различных устройств на их основе относятся: возможность автоматизации их производства с применением плёночной технологии, в отд. операциях подобной технологии изготовления печатных схем (и, следовательно, низкая трудоёмкость, повышенная надёжность и хорошая воспроизводимость характеристик); сравни. простота изготовления отд. устройств на П. л. и возможность точного изготовления технологически очень сложных функциональных узлов; небольшие габариты и масса. Их недостатки - возможность применения только при малых и средних уровнях мощности СВЧ колебаний, трудность настройки по частоте механически перестраиваемых устройств и сложность измерения параметров.

Рис. 2. Направленный ответвитель (а) и делитель мощности (б) на полосковых линиях (на схемах показаны только металлические полоски, вид сверху): 1- металлическая полоска основной линии; 2 -металлическая полоска вспомогательной линии. Стрелками показано направление распространения электромагнитных волн.

Лит.: Ковалёв И. С., Теория и расчёт полосковых волноводов, Минск, 1967; Малорацкий Л. Г., Я в и ч Л. Р., Проектирование и расчёт СВЧ элементов на полосковых линиях, М., 1972; Полосковые линии и устройства сверхвысоких частот, Хар., 1974 (библ.).

Е.Г. Билык.

ПОЛОСКУН, обыкновенный енот, хищное млекопитающее рода енотов.

ПОЛОСТЬ ТЕЛА животных и человека, пространство, ограниченное внутр. поверхностью стенки тела, в к-ром расположены внутр. органы. Различают первичную полость тела, не имеющую собств. стенки, и вторичную полость тела, или целом, имеющую собств. стенку - целомический, или пе-ритонеальный, эпителий мезодермаль-ного происхождения. У позвоночных вторичная П. т. разделена на околосердечную, или перикардиальную (см. Перикард), и брюшную полости. У млекопитающих животных и человека брюшная полость разделяется грудобрюшной преградой на грудную полость, выстланную плеврой и содержащую лёгкие, и на собственно брюшную полость, выстланную брюшиной и содержащую пищеварит., выделит, и половые органы.

ПОЛОСУХИН Александр Порфирьевич [6(19).10.1901-4.9.1965], советский физиолог, акад. АН Казах. ССР (1954; чл.-корр. 1946), засл. деят. науки Казах. ССР (1944). Чл. КПСС с 1947. Окончил Пермский мед. ин-т (1932). С 1938 зав. кафедрой физиологии Казах, мед. ин-та в Алма-Ате (с 1939 проф.). С 1944' директор Ин-та физиологии АН Казах. ССР; с 1955 вице-президент АН Казах. ССР. Осн. труды по регуляции кровообращения в норме и при различных видах патологии. П. с сотрудниками показал, что у животных с первых дней после рождения функционируют гуморальные звенья регуляции кровообращения, а нервная регуляция развивается не ранее 2-3-недельного возраста. Изучал патогенез шока и предложил метод борьбы с ним.

Соч.: Экстерорецептивная и интерорецептивная регуляция кровообращения, дыхания и лимфотока, в кн.: Нервная регуляция кровообращения и дыхания, М., 1952; Новые данные о сосудорасширяющем действии блуждающих нервов (совм. с А. М. Бекетаевым и И. И. Маркеловым), "физиологический журнал СССР", 1955, т. 41, № 6.

ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА, система чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая при освещении прозрачного слоя постоянной толщины (плоскопараллельной пластинки) расходящимся или сходящимся пучком монохроматического света либо непараллельным пучком лучей более сложного строения, причём каждая полоса проходит через те точки слоя, на к-рые лучи света падают под одним и тем же угломф (под одинаковым наклоном, откуда назв. "П. р. н."). П. р. н. часто относят к эффектам оптики тонких слоев, хотя они возникают и в пластинках сравнительно немалой толщины. Появление П. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого от передней и задней границ пластинки (П. р. н. в отражённом свете), либо света, прошедшего через пластинку без отражения, со светом, дважды отражённым поверхностями пластинки (П. р.н. в проходящем свете). Если отражения коэффициенты г границ слоя (пластины) велики, то П. р. н. могут быть очень резки. Интерференция становится возможной вследствие когерентности лучей, проходящих различные пути и приобретающих вследствие этого разность хода. В результате интерференции максимум или минимум освещённости в отражённом свете (соответственно светлая или тёмная полоса) будет наблюдаться

Полосы равного наклона образуются на экране Э или светочувствительном слое в результате собирания линзой L параллельных лучей, отражённых от плоскопараллельной пластинки. В одной точке экрана (О) собираются все лучи, упавшие на пластинку в плоскости рисунка под углом Ф (напр., пары лучей, возникающие при "расщеплении" лучей S и S1). Лучи, падающие под другим углом (показан лишь один из них - луч S'), будут пересекаться в фокальной плоскости линзы (на экране) в другой точке - О'.(рис.) при условии, что разность хода между двумя когерентными пучками лучей равна целому или полуцелому числу длин волн, т. е.
2017-9.jpg

чётное - минимумам освещённости). Дополнит. член Х/2 в выражении для разности хода учитывает сдвиг фаз при отражении от оптически более плотной среды (см. Отражение света). Поскольку угол преломления w однозначно связан с углом падения ф, все лучи с одинаковым ф приобретают одну и ту же разность хода. Т. о., интерференционные максимумы и минимумы возникают в направлениях одинакового наклона отражённых лучей.

Поскольку приобретающие одинаковую разность хода лучи (напр., возникающие при расщеплении лучей S, S1) идут от пластинки параллельно, П. р. н., образующиеся при "пересечении" этих лучей, локализованы в бесконечности и для их наблюдения нужно собрать интерферирующие лучи с помощью линзы на экран или фотопластинку (или аккомодировать глаз на бесконечность, см. Аккомодация глаза). П. р. н. можно наблюдать при сколь угодно протяжённом источнике света. Для сходящихся и расходящихся освещающих пучков П. р. н. в фокальной плоскости собирающей линзы L -окружности или эллипсы. Изменение длины волны падающего света на ДХ вызывает смещение П. р. н., легко регистрируемое при значит. Лиг. Этим широко пользуются в спектральных исследованиях с помощью интерферометров Фабри - Перо, Жамена и др. (см. Интерферометр); в спектральных приборах П. р. н. служат для изучения сложного строения спектральных линий. Для наблюдения П. р. н. при больших h нужно предварительно выделить из облучающего света небольшой спектральный интервал (монохроматизировать свет), иначе П. р. н. для разных X налагаются друг на друга и интерференционная картина становится ненаблюдаемой. П. р. н. используют также для особо точного контроля плоско-параллельности прозрачных пластинок (особенно стеклянных).

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Калитеевский Н. И., Волновая оптика, М., 1971; Б о р н М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Просветление оптики, под ред. И. В. Гребенщикова, М.- Л., 1946; Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961.

Л. Н. Капорский.

ПОЛОСЫ РАВНОЙ ТОЛЩИНЫ, один из эффектов оптики тонких слоев; в отличие от полос равного наклона, наблюдаются непосредственно на поверхности прозрачного слоя переменной толщины (рис. 1). Возникновение П. р. т. обусловлено интерференцией света, отражённого от передней и задней границ слоя (П. р. т. в отражённом свете), или света, проходящего прямо через слой, с дважды отражённым на его границах (П. р. т. в проходящем свете). Полосами в строгом смысле (отчётливыми, попеременно тёмными и светлыми) обычно являются лишь П. р. т. в монохроматическом свете или близком к нему (свете, длины волн X к-рого заключены в сравнительно небольшом интервале). При этом максимумы и минимумы освещённости полос совпадают с линиями на поверхности слоя, по к-рым разность хода интерферирующих лучей одинакова и равна целому числу X/2. На этих линиях одинакова геометрическая толщина слоя - отсюда название "П. р. т.". При освещении белым светом наложение П. р. т., отвечающих лучам с разными X, создаёт сложную радужно-цветовую картину, в к-рой П. р. т. лучей с отд. X зачастую неразличимы. П. р. т. обусловливают радужную окраску тонких плёнок (мыльных пузырей, масляных и бензиновых пятен на воде, плёнок окислов на металлах, в частности цвета побежалости, и пр.). Их используют для определения микрорельефа тонких пластинок и плёнок (рис. 2), в ряде интерферометров и др. устройств для точных измерений (см., напр., Ньютона кольца и рис. к этой статье; кольца Ньютона - частный пример П. р. т.).

Рис. 1. Разность хода интерферирующих лучей, отражённых от верхней и нижней границ тонкого слоя, зависит от углов падения освещающих лучей. Однако разброс этих углов даже в случае протяжённых источников света обычно столь невелик, что разность хода, приобретаемая в точке М слоя лучами 1-1' и 2 - 2', к-рые испущены разными участками (S1 и S2) источника, практически одинакова. Поэтому полосы равной толщины локализованы непосредственно на поверхности слоя и их можно наблюдать без вспомогат. оптич. устройств (линза на рис. может быть хрусталиком глаза). M' ~ точка на сетчатке глаза (или - при использовании дополнит, линзы - на экране), где фокусируется изображение точки М поверхности слоя, т. е. одной из точек линии равной толщины.

Рис. 2. Полосы равной толщины на поверхности слюдяной пластинки, характеризующие микрорельеф этой поверхности.

Лит. см. при ст. Интерферометр, Оптика тонких слоев, Полосы равного наклона.

ПОЛОТЕБНОВ Алексей Герасимович [25.1(6.2).1838, с. Алексеевское, Скопинского уезда, ныне Рязанская обл., - 30.12.1907(12.1.1908), Петербург], русский врач, один из основоположников отечеств, дерматологии. В 1864 окончил петерб. Медико-хирургич. академию, ученик С. П. Боткина; в 1876-94 проф., зав. кафедрой кожных болезней этой академии. Впервые выдвинул положение о том, что болезни кожи следует рассматривать как поражение целостного организма и изучать её патологию в плане функциональных изменений, установил важную роль нервной системы в механизме развития дерматозов. Одним из первых обосновал значение климатич. факторов, гидро- и электрометодов в лечении дерматозов, установил леч. действие плесневого гриба. Объясняя социальными факторами причины распространения венерич. болезней, выдвинул ряд предложений по их профилактике. Создал школу дерматологов. По инициативе П. с 1884 во всех рус. ун-тах были созданы самостоят, кафедры кожных и венерич. болезней.

Лит.: П а в л о в С. Т., А. Г. Полотебнов, Л., 1955.

ПОЛОТЁР, машина для чистки, натирания и полировки паркетных, крашеных, линолеумных, пластикатовых и кафельных полов. П. бывают ручные, механические и электрические. Механич. П. имеют 1-4 неподвижные или вращающиеся от трения о натираемую поверхность щётки; перемещаются вручную с помощью шарнирно присоединённой ручки-штанги. Электрич. П. состоит из быстроходного коллекторного электродвигателя (15 000 об/мин), встроенного в металлич. корпус, кожуха, щёткодержателей, ручки-штанги, соединённой с корпусом, и набора щёток и шайб. Вращение щёткам передаётся фрикционной, ремённой или зубчатой передачей; скорость вращения щёток 600-900 об/мин. Щётки изготавливаются из искусств, и натуральной щетины или из сухой травы; шайбы - из фетра, сукна и др. материалов. Масса П. 4-И кг, производительность 80-120 м2/ч, потребляемая мощность 180-450 вт.

Нек-рые П. снабжены устройством для отсоса пыли, образующейся при чистке и полировке пола, "плавающими" щётками, контейнером и приставками для мытья пола и ковров (с приспособлением для предотвращения разбрызгивания жидкости). Выпускаются также П. со спец. насадками для шлифовки и полировки мебели и кузовов автомобилей; П., комбинированные с пылесосом. См. также Коммунальные машины.

Б. Н. Кошаровский.

ПОЛОТНО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ, см. в ст. Земляное полотно.

ПОЛОТНЯНОЕ ПЕРЕПЛЕТЕНИЕ, см. Переплетение нитей.

ПОЛОТНЯНЫЙ ЗАВОД, посёлок гор. типа в Дзержинском р-не Калужской обл. РСФСР. Расположен на р. Суходрев (басе. Оки). Ж.-д. станция на линии Калуга - Вязьма, в 32 км к С.-З. от Калуги. Бумажная ф-ка, щебёночный з-д.

В 1718 калужским купцом Т. Ф. Карамышевым был построен парусно-полотняный з-д (отсюда название посёлка). В 1720 им же в компании с Г. Щепочкиным и А. Гончаровым (прапрадедом жены А. С. Пушкина) была осн. бум. ф-ка - крупное предприятие мануфактурного типа в России 18 в. В 1735 з-д перешёл в собственность Гончаровых. В 1830 и 1834 здесь бывал А. С. Пушкин. В 60-х гг. 19 в. на месте парусно-полотняного з-да возникла хлопчатобумажная ф-ка.

Лит.: Пантелеев В. М., Сидоренков А. И., Полотняный завод, Тула, 1970.

ПОЛОУСНЫЙ КРЯЖ, на С.-В. Якут. АССР. Тянется от истоков р. Хромы до р. Индигирки. Дл. ок. 175 км. Вые. до 968 м. Состоит из низкогорных массивов. Ниж. части склонов заняты лиственничным редколесьем, выше - горная тундра.

ПОЛОЦК, город областного подчинения, центр Полоцкого р-на Витебской обл. БССР. Расположен на р. Зап. Двина, при впадении в неё р. Полоты. Крупный узел железных (линии на Даугавпилс, Вильнюс, Бологое, Витебск) и шоссейных дорог (на Минск, Вильнюс, Ригу, Псков, Витебск). Аэропорт. 72 тыс. жит. в 1974 (30 тыс. в 1939, 44 тыс. в 1959, 64 тыс. в 1970).

П. впервые упоминается под 862 как центр племенного объединения полочан. Во 2-й пол. 13 в. захвачен Литвой. В 1563, во время Ливонской войны 1558-83, взят рус. войсками, к-рые удерживали его до 1579. Вновь был занят рус. армией в 1655, но по Андрусовскому перемирию 1667 отошёл к Речи Посполитой. Окончательно присоединён к России в 1772. С 1777 центр Полоцкой губ., в 1778-1796 - Полоцкого наместничества. С 1796 уездный город Белорус. (с 1802 - Витебской) губ. Во время Отечественной войны 1812 в р-не П. произошло два сражения между рус. и наполеоновскими войсками. 1) После сражения при Клястицах корпус маршала Н. Ш. Удино отступил к П., куда Наполеон направил для обеспечения своего лев. крыла дополнительно корпус ген. Гувьон Сен-Сира. 4(16) авг. рус. войска (17 тыс. чел.) под команд, ген. П. X. Витгенштейна вышли к П., а 5(17) авг., несмотря на численное превосходство противника (30 тыс. чел.), атаковали его. После упорного боя наполеоновские войска начали отходить за р. Зап. Двина. Раненого Удино сменил Сен-Сир. 6(18) авг. 3 франц. дивизии при поддержке 60 орудий перешли в наступление и несколько потеснили рус. войска, но их дальнейшее продвижение было остановлено. К исходу дня Сен-Сир отвёл свои войска к П., а рус. войска заняли выгодные позиции на р. Дрисса. 2) К октябрю войска Витгенштейна были усилены до 50 тыс. чел. при 170 орудиях. П. оборонял 30-тыс. корпус Сен-Сира, прикрывавший с С. коммуникацию Минск - Смоленск. 5(17) окт. войска Витгенштейна начали наступление и 8(20) окт. овладели П., а 11(23) окт. форсировали р. Зап. Двина и развернули преследование противника, отступавшего на Ю. и Ю.-З. В 19 - нач. 20 вв. П.- местный торг, центр. За годы довоен. пятилеток (1929-41) в П. возникли предприятия деревообр., пищ. пром-сти и строит, материалов. 16 июля 1941 был оккупирован нем.-фаш. захватчиками. Освобождён 4 июля 1944. В 1944-54 центр Полоцкой обл., затем - город обл. подчинения.

П.- значит. пром. центр на С. республики. 3-ды: стекловолокна, пластмассовых изделий, авторем., литейно-механич., железобетонных изделий; комбинат стройматериалов; ф-ки - меб., швейная, художественных изделий. Пищ. (мясной, хлебный, мельничный комбинаты; з-ды консервный, молочный, винодельч., рыбозавод и др.) пром-сть.

Полоцк. Собор (до 1159, зодчий Иоанн) Спасо-Ефросиниевского монастыря.

В П. Софийский собор (между 1044-66 или в 1050-60; между 1738-50 перестроен в 3-нефную базилику с 2 башнями на юж. фасаде, ориентирован с Ю. на С., сохранились орнаментальные фрески 11 - нач. 12 вв.; илл. см. т. 3, вклейка к стр. 153), собор Спасо-Евфросиниев-ского монастыря (до 1159, зодчий Иоанн; фрески нач. 13 в.), комплекс Богоявленского монастыря (2-я пол. 18 в.).

После Великой Отечеств, войны 1941 -1945 город восстановлен; ведётся большое строительство по новому ген. плану (1948, арх. Г. В. Заборский, Л. П. Мацкевич и др.; корректировка плана в 1964 - арх. В. А. Данилов, З. С. Давгелло и др., в 1972 - арх. В. П. Чернышов, Г. В. Булдов и др.).

В городе имеются политехнич., лесной, с.-х. техникумы, пед., мед. училища. Народный театр, краеведческий музей, республиканский музей атеизма. В П. родился (ок. 1490) и жил белорус. просветитель Ф. Скорина, к-рому в 1974 открыт памятник (бронза, гранит, скульпторы А. К. Глебов и др., арх. В. С. Марокин).

Лит.: III т ы х о в Г. В., Древний Полоцк, Минск, 1965 (дисс.).

ПОЛОЦКАЯ ЗЕМЛЯ, см. Полоцкое княжество.

ПОЛОЦКАЯ НИЗМЕННОСТЬ, Полоцкая низина, низменность в сев. части БССР, в Витебской обл. Расположена в басе. верх, течения Зап. Двины и её притоков. Вые. 150-160 м. Поверхность плоская, имеет уклон на С.-З., осложнена моренными холмами, грядами, дюнами; долины рек изрезаны оврагами. Сложена озёрными глинами и песками, донной мореной; имеются выходы доломитов и известняков девона. Минеральные источники. Значительно распахана. П. н. наиболее облесена, леса сосновые с примесью осины и ольхи и елово-дубовые.

ПОЛОЦКИЙ СИМЕОН (1629-1680), белорусский и русский общественный и церковный деятель, писатель; см. Симеон Полоцкий.

ПОЛОЦКОЕ КНЯЖЕСТВО, Полоцкая земля, русское княжество, возникшее в 10 в. на базе племенного объединения полочан с центром в Полоцке. Располагалось в басе. pp. Зап. Двина, Березина, Неман, на важном для Руси торг, водном пути, что способствовало раннему развитию самостоятельной экономики и культуры. Полоцкая феод, знать стремилась к обособлению от Киева. В кон. 10 в. кн. Владимир Святославич завладел П. к., убив полоцкого кн. Рогволода; позднее отдал П. к. своему сыну Изяславу. При Брячиславе Изяславиче (1001 -1044) началась долгая борьба П. к. с Киевом, приведшая после 1021 к обособлению П. к. Наибольшего значения П. к. достигло при Всеславе Брячиславиче (1044-1101). При его сыновьях начались междоусобные войны, дробление на уделы (из П. к. выделились Минское, Витебское и др. кн-ва) и войны с Киевом. В кон. 12 - нач. 13 вв. политич. значение П. к. упало, большинство его городов перешло к Смоленску; владения в низовье Зап. Двины захватили нем. рыцари Ливонского ордена. К сер. 13 в. П. к. подчинилось литов. князьям. В 1307 было присоединено к Литве с сохранением автономии, окончательно ликвидированной в 1385.

Лит.: Алексеев Л. В., Полоцкая земля. (Очерки истории Северной Белоруссии) в IX - XIII вв., М., 1966.

Г. С. Горшков.

Полтава. Октябрьская улица.

ПОЛОЧАНЕ, часть др.-рус. племенного объединения кривичей, населявшая в 9 в. ср. течение Зап. Двины. Своё назв. П. получили от притока Зап. Двины -р. Полоты. На юг П. распространялись до верховьев Свислочи и по лев. берегу ср. течения Березины до земли дреговичей. На Ю.-В. граничили со смоленскими кривичами, на С. и В.- с изборскими кривичами и новгородскими славянами, на З.- с литов. племенами. Впоследствии объединение П. послужило основой для возникновения Полоцкого княжества.

Лит. см. при ст. Полоцкое княжество.

ПОЛПРЕДСТВО, см. Полномочное представительство.

ПОЛТА, река в Архангельской обл. РСФСР, лев. приток р. Кулой (басс. Белого м.). Дл. 168 км, пл. басе. 1700 км2. Берёт начало на Беломорско-Кулойском плато. Питание снеговое и дождевое.

ПОЛТАВА, город, центр Полтавской обл. УССР. Расположен на р. Ворскла (лев. приток Днепра). Узел ж.-д. линий на Киев, Харьков, Лозовую, Кременчуг. Через П. проходит автомагистраль Киев - Харьков. Аэропорт. Нас. 254 тыс. чел. в 1974 (128 тыс. в 1939, 143 тыс. в 1959, 220 тыс. в 1970). В адм. отношении делится на 3 района.

Под назв. "Лтава" впервые упоминается в Ипатьевской летописи под 1174. Назв. "П." появляется в 1430. По Люблинской унии 1569 П. отходила к шляхетской Польше. В 1648-1775 центр Полтавского казачьего полка; жители П. активно участвовали в Освободит, войне укр. народа 1648-54, в результате чего город был воссоединён с Россией. Во время Северной войны 1700-21 П. выдержала 2-месячную осаду шведов; под П. между швед, и рус. войсками произошло Полтавское сражение 1709.

В 17-18 вв. П.- один из ремесленных и торг, центров Левобережной Украины. С 1775 уездный город Новороссийской губ., с 1784 Екатеринославского наместничества, с 1797 Малороссийской губ.; с 1802 центр Полтавской губ. В 90-х гг. 19 в. в П. возникли первые марксистские кружки, в 1901 - с.-д. орг-ция. Рабочие и железнодорожники П. принимали участие в Революции 1905-07; в это же время происходили революционные вооружённые выступления солдат 33-го Елецкого и 34-го Севского пехотных полков. Сов. власть в П. установлена 6(19) янв. 1918. В годы Гражданской войны 1918-20 П. захватывали австро-герм. и белогвардейские войска. 10 дек. 1919 Красная Армия и партизаны освободили П. В 1923-30 П.- центр Полтавского округа, с 1937 - центр Полтавской обл. Во время Великой Отечеств, войны 1941-45 П. с 18 сент. 1941 по 22 сент. 1943 была оккупирована нем.-фаш. войсками. Награждена орденом Трудового Красного Знамени (1974).

Современная П.- один из крупных пром. центров Украины. Развита маш.-строит. и металлообр. пром-сть, дающая 41,2% всей валовой пром. продукции города (з-ды: тепловозорем., турбомеханич., автоагрегатный, электромеханич.-"Электромотор", литейно-механич., химич. машиностроения, искусственных алмазов и алмазных инструментов, "Продмаш" и др.), пищ. (34,4% валовой пром. продукции; мясокомбинат, масложировой комбинат и др.), лёгкая (кож.-обув, комбинат, хлопкопрядильная, швейные, по произ-ву баянов ф-ки и др.) и пром-сть стройматериалов. Предприятия дерево-обр., полиграфии, пром-сти. Производство стеклянных и художественных изделий.

Полтава. Круглая площадь. Нач. 20 в.

Среди архит. пам. 17-18 вв.: собор Крестовоздвиженского монастыря (1689-1709) с колокольней (1786) - украинское барокко; деревянная церковь Спаса (1705; кам. футляр - 1845). По ген. плану 1803 создана круглая пл. с колонной Славы (бронза, гранит, 1811, арх. Ж. Тома де Томон, скульптор Ф. Ф. Щедрин) и адм. зданиями, построенными по "образцовым" (типовым) проектам. В советское время проведена реконструкция города, выстроены кварталы многоэтажных жилых домов, театр (1950-54, арх. А. А. Крылова, О. А. Малышенко), крытый рынок (1969, арх. Г. В. Поляков). Пам. на месте отдыха Петра I (бронза, гранит, 1849, арх. А. П. Брюллов), комплекс монументов, поев, героям Полтавской битвы 1709 (1894), пам. Т. Г. Шевченко (железобетон, 1926, скульптор И. П. Кавалеридзе) и др.

Полтава. Колонна Славы, 1811,

П.- крупный культурный центр. В городе 5 высших учебных заведений: с.-х., пед., мед. стоматолегический, инженер-но-строит., кооперативный ин-ты; 11 ср. спец. уч. заведений (в т. ч. электротехнич., нефтяной геологоразведочный, механико-технологический , строительный техникумы). Гравиметрическая обсерватория АН УССР. Обл. муз.-драматический и кукольный театры, филармония, 6 музеев (в т. ч. .истории Полтавской битвы, краеведч., художественный).

П.- родина писателя И. П. Котляревского, художника Н. А. Ярошенко, А. В. Луначарского; в городе жили и работали В. Г. Короленко, А. Я. Рудченко (Панас Мирный), учился Н. В. Гоголь.

Лит.: Павловский И. Ф., Полтава (1802 - 1856), Полтава, 19101 Полтава. [Фотоальбом. Автори тексту О. С. Юренко, Л. С. Вайнгорт, KHIB, 1965]; 1гнаткiн I. О., Вайнгорт Л. С., Полтава, Кш'в, 1966.

П. Н. Емец.

ПОЛТАВСКАЯ ОБЛАСТЬ, в составе УССР. Образована 22 сент. 1937. Расположена в центральной части Левобережной Украины. Пл. 28,8 тыс. км2. Нас. 1730 тыс. чел. (1974). Делится на 25 районов, имеет 13 городов и 23 посёлка гор. типа. Центр - г. Полтава.

П. о. награждена орденом Ленина (1967). (Карту см. на вклейке, т. 19 к стр. 328.)

Природа. П. о. расположена на древних террасах Днепра и его притоков, у юго-зап. склона Среднерусской возв. Поверхность - равнина (выс. на С.-В. - 170-202 м, на Ю.-З.- 60-100 м), полого наклонённая к Днепру. На В. равнина слабоволнистая, расчленённая глубокими речными долинами, оврагами и балками; на З. - плоская. Климат умеренно континентальный. Ср. темп-ра января от -5,5 до -7,6 °С, июля 20-21,7 °С. Ср. кол-во осадков в год от 430 до 560 мм (выпадают гл. обр. в летний период). Продолжительность вегетац. периода (с темп-рой выше 10 °С) 157 -172 сут. Реки басе. Днепра: лев. притоки - Сула, Псёл, Ворскла. В пределах И. о.- часть Кременчугского водохранилища. Большую часть терр. области (до 70%) занимают мощные и обыкновенные мало- и среднегумусные чернозёмы. Осолоделые почвы и солоди в р-нах Приднепровья. Тёмно-серые опод-золенные - по pp. Сула, Ворскла, Псёл. В пределах П. о. (по линии Кременчуг -Полтава) проходит юж. граница лесостепи. Естественная степная растительность почти не сохранилась. Леса и кустарники вместе с полезащитными лесополосами занимают 7,5% терр. В лесах преобладают дуб, ясень, берест, клён, встречаются липа, граб, а в подлеске - орешник, крушина и др. По песчаным террасам рек распространены сосновые боры с примесью дуба, в поймах - заливные луга. В лесах встречаются лось, косуля, дикий кабан, волк, барсук, лисица, в степях - степной хорёк, заяц-русак, хомяк, крапчатый суслик. Из птиц обитают орёл-могильник, дрофа, серый журавль, дикие угки и гуси, перепел, серая куропатка, полевой и лесной жаворонки и др., в реках, озёрах и прудах - карп, судак, лещ, карась, щука и др. Имеются дендропарк (в Глобинском р-не), два лесных заповедных участка (Парасоцкое Диканьского р-на и Урочище Котелевского р-на).

Население. Население П. о. состоит в основном из украинцев (91,3% в 1970) и русских (7,2%). Ср. плотность 60,1 чел. на 1 км2. Наиболее плотно заселены центральные (93 чел. на 1 км2), наименее - юго-вост. районы (40 чел.). Гор. население 46%. Важнейшие города: Полтава, Кременчуг, Лубны, Миргород, Пирятин, Хорол, Гадяч. За годы Сов. власти выросли новые города - Карловка, Гребёнка, Комсомольск.

Хозяйство. До Окт. революции 1917 терр. П. о. была отсталым аграрным р-ном. Пром-сть была представлена гл. обр. мелкими предприятиями по переработке с.-х. сырья. За годы Сов. власти область превратилась в развитый индустриально-аграрный район. Валовая пром. продукция в 1973 увеличилась по сравнению с 1940 в 8,9 раза. Осн. отрасли пром-сти: машиностроение и металлообработка, пищ., лёгкая, стройматериалов и дерево-обр. В послевоенные годы в связи с открытием месторождений нефти, газа (Радчснково, Глинско-Розбышевское и др.) и жел. руд (в р-не Кременчуга) появились новые отрасли пром-сти - нефтяная, газовая, нефтеперерабат., химии., горнорудная. Электроэнергией обеспечивают тепловые электростанции и Кременчугская ГЭС на Днепре. В 1973 выработано электроэнергии 1597 млн. квт -ч. Первое место по удельному весу занимают машиностроение и металлообработка (34% пром. продукции области).

Полтавская область. 1. Пахота в колхозе им. В. И. Ленина Котелевского района. 2. Пригород Полтавы. 3. Миргород. Строительный комбинат. 4. Кременчуг. Сборочный конвейер автомобильного завода. 5. Плотина Кременчугской ГЭС. 6. Миргород. Улица Гоголя. 7. Село Кошмановка Машевского района.

Предприятия сосредоточены гл. обр. в Полтаве (з-ды тепловозорем., турбомеханич., "Химмаш"-и др.), Кременчуге (автомобильный, вагоностроит., дорожных машин), Лубнах (станкостроит., машиностроит., счётных машин), в Карловке (оборудование для пищ. пром-сти). Быстро развивающаяся хим. пром-сть представлена з-дами: нефтеперерабат. и сажевым (Кременчуг), химико-фармацевтич. (Лубны), искусств. алмазов и алмазных инструментов (Полтава). В Кременчуге построен горнообогатительный комбинат. Ведущую роль в промышленности занимает пищевая промышленность (31% промышленной продукции области); наиболее развиты мясная отрасль (27%) (мясокомбинаты в Полтаве, Кременчуге, Лубнах, Миргороде, Пирятине, Гадяче), сахарная (Лохвица, Кобеляки, Яреськи и др.), молочная (Полтава, Кременчуг и др.), плодоконсервная (Пирятин, Миргород, Полтава), масложировая (Полтава), спиртовая (Лохвица), табачная (Кременчуг) и др. отрасли. В лёгкой промышленности (8%) выделяется хлопкопрядильная (Полтава), трикотажная (Кременчуг, Полтава), обувная, швейная пром-сть. Значит, развития достигла деревообработка (3%). Имеются мебельные, домостроит. комбинаты (Кременчуг, Лубны), мебельные фабрики (Полтава, Пирятин). Пром-сть стройматериалов размещена в Кременчугском р-не (добыча и обработка гранита), в Полтаве, Лубнах, Миргороде, Гадяче (произ-во железобетонных конструкций, кирпича, керамзитового гравия) и др. Предприятия местной пром-сти производят валяную обувь (Кобеляки), художеств. майоликовую посуду (Опошня), изделия художеств, вышивки (Полтава, Решетиловка).

Сельское хозяйство зерново-свекловичного направления с молочно-мясным животноводством. Осн. отрасль - земледелие, дающее 52,6% с.-х. продукции. В 1973 был 481 колхоз (без рыболовецких) и 44 совхоза. С.-х. угодья занимают 77,3% терр. области. Преобладает пашня (84,7%), пастбища и сенокосы- 13,6%. Посевная площадь (1973) - 1852,2 тыс. га, в т. ч. под зерновыми (озимая пшеница, зернобобовые, кукуруза, рожь) - 913,7 тыс. га, технич. (сах. свёкла - 162,4 тыс. га, подсолнечник - 76,5 тыс. га и др.) - 263,4 тыс. га, под картофелем и овоще-бахчевыми -±00,5 тыс. га и кормовыми культурами - 574,6 тыс. га. Большинство хозяйств имеют плодовые сады. Овощеводство развито в пригородных р-нах крупных пром. центров. Выращивают 14% лекарственных растений в УССР (валериана, далматская ромашка), гл. обр. в Лубенском р-не. В П. о. 22 тыс. га осушенных и 7 тыс. га орошаемых с.-х. угодий. Животноводство молочно-мясного направления. Поголовье скота (на 1973, в тыс.): крупного рогатого 1164 (в т. ч. коров 445,6), свиней 1289,2, овец и коз 373,6. Создаются пром.-животноводческие комплексы в Лубенском, Зеньковском, Лохвицком и др. р-нах. Большое значение в хозяйстве имеют птицеводство, кролиководство и пчеловодство.

Осн. вид транспорта - жел. дороги, эксплуатац. дл. их - 853 км (1973); осн. линии: Киев - Полтава - Харьков и Полтава - Донецк; Николаев - Кременчуг -Бахмач; Кременчуг - Полтава. Ж.-д. узлы: Полтава, Кременчуг, Гребенка, Ромодан. Протяжённость автомобильных дорог 10,5 тыс. км, в т. ч. с твёрдым покрытием 3,4 тыс. км. Автомагистраль Киев - Полтава - Харьков и Полтава - Запорожье - Симферополь; Киев - Пирятин - Сумы, Полтава - Кременчуг, Полтава - Гадяч - Ромны. Большое транспортное значение имеет р. Днепр. Частично судоходна р. Суда (146 км). Полтава имеет воздушное сообщение с Москвой, областными центрами и районами УССР. По территории П. о. проходят трубопроводы: Шебелинка - Кременчуг - Одесса (газопровод) и Кременчуг - Херсон (нефтепровод) и др.

Учебные заведения, научные и культурные учреждения. В П. о. в 1973/74 уч. г. в 1258 общеобразоват. школах (всех видов) обучалось 267 тыс. уч-ся, в 37 проф.-технич. уч. заведениях - 16,3 тыс. уч-ся, в 30 ср. спец. уч. заведениях -27 тыс. уч-ся, в 5 высших уч. заведениях (с.-х., пед., мед. стоматологич., инженерно-строит. и кооперативном ин-тах -в Полтаве) - 16,9 тыс. студентов; имеется также общетехнич. факультет Харьковского автомобильно-дорожного ин-та в Кременчуге. В 1973 в 516 дошкольных учреждениях воспитывалось 50,8 тыс. детей.

Крупнейшие научные учреждения: Полтавский н.-и. ин-т свиноводства, Всесоюзный н.-и. проектно-технологич. ин-т вагоностроения (Кременчуг), Н.-и. и конструкторско-технологический ин-т эмалированного химического оборудования (Полтава).

На 1 янв. 1974 работали 1228 массовых библиотек (11,8 млн. экз. книг и журналов); музеи: Музей истории Полтавской битвы, художеств, музей, обл. краеведческий музей в Полтаве с филиалами - краеведч. музеи в Лохвице и Миргороде, лит.-мемориальные музеи в Полтаве П. Мирного (где он жил с 1871), И. П. Котляревского (где он родился в 1769), В. Г. Короленко (где он жил с 1900), лит.-мемориальный музей Д. Гурамишвили в Миргороде (где он жил с 1760); лит.-мемориальный музей Н. В. Гоголя в с. Великие Сорочинцы (где он родился в 1809), музей А. С. Макаренко в Кременчугском р-не (где он работал в 1918-20), лит.-мемориальный музей А. М. Горького в с. Мануйловка (где он бывал в 1897 и 1900), краеведческие музеи в Лубнах и Кременчуге; 2 театра - музыкально-драматич. театр и областной театр кукол в Полтаве; 1105 клубных учреждений, 1346 стационарных киноустановок, 70 внешкольных учреждений.

Выходят обл. газеты на укр. яз.: "Зоря Полтавщини" ("Заря Полтавщи-ны", с 1917) и "Комсомолець Полтавщи-ни" ("Комсомолец Полтавщины", с 1938). Область принимает программы Центрального и Респ. телевидения, транслируются радиопрограммы Всесоюзного радио и Респ. радиовещания на рус. и укр. языках.

Здравоохранение. К 1 янв. 1974 в П. о. было 215 больничных учреждений на 18,9 тыс. коек (10,9 койки на 1 тыс. жит.); работали 4,2 тыс. врачей (1 врач на 407 жит.). Бальнеологич. курорт Миргород, санатории, дома отдыха.

Лит.: Бондарчук В. Г., Геоморфология УРСР, К., 1949; Полтавщина, Харков, 1969; Украина, М., 1969 (серия "Советский Союз"); Народноегосподарство Полтавсько облает. Статистичний зборник, Харков, 1971; Бар абаш В. И.1972.

П. Н. Емец, Н. И. Никитенко.

ПОЛТАВСКИЙ ИНСТИТУТ СВИНОВОДСТВА научно-исследовательский. Организован в 1930 на базе отдела животноводства Полтавской с.-х. опытной станции. Имеет (1973): отделы - разведения; кормления; технологии кормов; зоогигиены; экономики и организации; технологии пром. производства свинины; научно-технич. информации; лаборатории - физиологии; биохимии; по выведению и использованию линий свиней; зоотехнич. анализа; опытное х-во; станцию искусств. осеменения свиней. Разрабатывает теоретич. и прак-тич. вопросы выведения новых и совершенствования существующих пород и линий свиней, ведёт научные исследования по рационализации кормления, откорма и содержания, внедрению комплексной механизации и прогрессивной технологии производства на промышленной основе. Ин-том выведена миргородская порода свиней. Имеет очную и заочную аспирантуру. Издаёт "Труды" (с 1930).

ПОЛТАВСКОЕ СРАЖЕНИЕ 1709, генеральное сражение между рус. и швед, войсками 27 июня (8 июля) во время Северной войны 1700-21. В апр. 1709 швед. войска Карла XII, вторгшиеся в 1708 в пределы России, начали осаду Полтавы. Её гарнизон (4,2 тыс. солдат и 2,5 тыс. вооруж. горожан) под команд. полк. А. С. Келина успешно отразил ряд штурмов. В конце мая в р-н Полтавы подошли гл. силы рус. армии под командованием Петра I. На воен. совете 16(27) июня было решено дать генеральное сражение. К 25 июня (6 июля) рус. армия (42 тыс. чел., 72 орудия) расположилась в созданном ею укрепл. лагере в 5 км севернее Полтавы. 26 июня (7 июля) была создана передовая позиция из 10 редутов, занятая 2 батальонами, за к-рыми расположилось 17 кав. полков под команд. А. Д. Меншикова. Карл XII решил атаковать рус. войска, рассчитывая одержать победу и этим побудить Турцию выступить против России. Для атаки было выделено ок. 20 тыс. чел. и 4 орудия (28 орудий остались в обозе без боеприпасов). Остальные войска (до 10 тыс. чел.), в т. ч. часть запорожцев и укр. казаков, обманутых изменником гетманом И. С. Мазепой, находились под Полтавой, в резерве и на охране коммуникаций. Карл XII, раненный на рекогносцировке 17(28) июня, передал командование фельдмаршалу К. Г. Реншильду. В 2 часа ночи 27 июня (8 июля) швед. пехота 4 колоннами двинулась на рус. редуты, за ней следовало 6 колонн конницы. После упорного двухчасового боя шведам удалось овладеть лишь 2 передовыми редутами и они начали перегруппировку влево для обхода поперечной линии редутов с С. При этом 6 правофланговых швед. батальонов и неск. эскадронов ген. Росса и Шлиппенбаха оторвались от гл. сил и отошли в лес севернее Полтавы, где были разгромлены двинувшейся за ними конницей Меншикова и сдались. Остальная часть рус. конницы под команд, ген. Р. X. Боура по приказу Петра I стала отходить к лагерю. Шведы прорвались между редутами, но попали под арт. и ружейный фланговый огонь из лагеря и в беспорядке отошли в Будищенский лес. Ок. 6 часов Пётр I вывел армию из лагеря и построил её в две линии, имея в центре пехоту Б. П. Шереметева и на флангах конницу Меншикова и Боура. В лагере был оставлен резерв (9 батальонов). Гл. силы шведов выстроились напротив рус. войск. В 9 часов завязался рукопашный бой, а рус. конница начала охватывать фланги противника. Шведы начали отступление, превратившееся к 11 часам в беспорядочное бегство. Рус. конница преследовала их до Переволочны, где остатки швед. армии сдались в плен. Карл XII и Мазепа с небольшим отрядом бежали на терр. Османской империи. Шведы потеряли св. 9 тыс. убитыми и св. 18 тыс. пленными, орудия и обоз; потери русских - 1345 чел. убитых и 3290 раненых. В результате П. с. воен. могущество Швеции было подорвано и в войне произошёл перелом в пользу России.

Лит.: Полтава. К 250-летию Полтавского сражения. Сб. ст., М., 1959; Дядиченко В. А., Полтавська битва, Киев, 1962; Тельпуховский Б. С., Северная война 1700 - 1721 гг., М., 1946; Борисов В. Е., Балтийский А. А., Носков А. А., Полтавская битва. 1709 -27 июня 1909. Сб. ст., СПБ, 1909.

ПОЛТИННИК, рус. монета достоинством в 50 коп. Название происходит от др.-рус. счётно-ден. единицы -"полтина" (от полъ - половина и тинъ - рубль). Впервые выпущен в 1654 из меди. Регулярная чеканка из серебра одной пробы с рублём началась при Петре I (в 1701) и продолжалась до 1915. В 1777-78 выпускались золотые П. (0,8-0,6 г). В СССР П. чеканился в 1921-27 из серебра, с 1961 - из нейзильберового сплава.

ПОЛТОРАЦК, прежнее (в 1919-27) название г. Ашхабада, столицы Туркм. ССР.

ПОЛТОРАЦКИЙ (псевд.; наст. фам. Полторацкий-Погостин) Виктор Васильевич [р. 18.4(1.5).1907, Ашхабад], русский советский писатель. Чл. КПСС с 1939. Окончил педагогический ин-т в Ярославле (1933). Работал в газетах гг. Иванова и Москвы. Гл. редактор газ. "Литература и жизнь" (1958-61). Первый сб. стихов - "Слово посёлку" (1928). Автор неск. сб-ков стихов. Впечатления от поездки по странам Европы стали основой книги очерков "В дороге и дома" (1950; Гос. пр. СССР, 1952). Осн. мотивы творчества П. - изображение природы, труда и быта людей Мещёры и Владимирщины.

С о ч.: Стружань. Избр. стихотворения, М., 1970; Дорога в Суздаль. Книга о любимой земле, М., 1971; В действующей армии. Из записок военного корреспондента, М., 1973.

Лит.: Ш а г и н я н М., Очерки В. Полторацкого, Собр. соч., т. 6, М., 1958; Дементьев В., Хлеб насущный, М., 1972, с. 38 - 45.

А. А. Поликанов.

ПОЛТОРАЦКИЙ Павел Герасимович (1888, Новочеркасск, - 22.7.1918, Мерв, ныне Мары), участник революц. движения в России, один из организаторов борьбы за Сов. власть в Туркестане. Чл. Коммунистич. партии с 1905. Род. в семье рабочего. По профессии наборщик. Вёл парт, работу в Ростове-на-Дону, в Баку и в Туркестане. В 1917 пред. Новобухарского (Каганского) совета, делегат 1-го Всеросс. съезда Советов, один из организаторов первых отрядов Красной Гвардии в Туркестане. С нояб. 1917 нарком труда, пред. Совнархоза Туркестанской республики, чл. Президиума Туркестанского ЦИК. Был одним из основателей и редакторов первой сов. газеты в Ташкенте - "Советский Туркестан". Во время антисов. мятежа схвачен и расстрелян белогвардейцами. Портрет стр. 256.

Лит.: За Советский Туркестан, Таш., 1963.

ПОЛУАВТОМАТ, станок (машина), рабочий цикл к-рых автоматизирован, за исключением установки заготовки, пуска станка и снятия обработанного изделия. Применением дополнительных спец. устройств можно полностью автоматизировать П. Полуавтоматич. рабочий цикл обработки широко применяется в совр. станках самых различных типов, предназначенных для серийного произ-ва. Разделение станков на автоматы и полуавтоматы в известной мере условно, поскольку и в автоматах периодич. загрузка заготовок на партию изделий также производится вручную.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ БЛОКИPОBКА, одна из систем железнодорожной автоматики и телемеханики, предназначенная для регулирования и обеспечения безопасности движения поездов по перегонам, действие к-рой (в отличие от автоблокировки) осуществляется с участием человека. При П. б. (рис.) путь между соседними станциями обычно принимается за один блок-участок (ограждаемый участок пути), на к-ром может находиться только один поезд; отправление поезда с одной станции на другую возможно лишь при свободном блок-участке. Разрешением на занятие перегона или блок-участка является показание сигнала (светофора или семафора) полуавтоматич. действия, управляемого дежурным по станции. Информация об освобождении поездом ограждаемого участка пути передаётся по проводам ЛС дежурному по станции. Сигнал о прибытии поезда на станцию поступает на след, станцию при помощи блок-аппаратов или пультов управления ПУ, системы к-рых воздействуют на блокирующие устройства, находящиеся в зависимости от устройств, автоматически контролирующих проследование поезда по контролируемому участку пути. Освобождение определённого участка пути и прибытие поезда фиксируются датчиками, информация от к-рых передаётся в блокирующие устройства, а затем используется для управления путевыми светофорами или семафорами.

П. Г. Полторацкий. П. П. Полубояров.

При осуществлении взаимосвязи между станциями механическими блок-аппаратами, работающими от электрич. тока, система П, б. наз. электромеханической; при исполнении взаимосвязей электрич. реле - релейной. В электромеханич. П. б. применяется как светофорная, так и семафорная сигнализация, в релейной - только светофорная.

На жел. дорогах СССР применение находят релейные системы П. б., при сохранении на нек-рых участках электромеханич. системы. В релейной П. б. передача команд и управление сигналами осуществляются оператором с пульта, выполнение этих команд контролируется по цвету горящих сигнальных лампочек. Отправление поезда осуществляет дежурный по станции открытием выходного светофора. По прибытии поезда на станцию под воздействием его на путевую педаль или рельсовую цепь, выполняющих роль датчика информации, происходит закрытие входного светофора. Блок-аппараты соседних станций работают таким образом, что при открытом состоянии аппарата на одной станции (т. е. поезд может быть отправлен) на другой станции аппарат закрыт (т. е. отправление поезда невозможно, пока не освободится данный участок пути).

Лит.: Путевая блокировка IT авторегулировка, 2 изд., М., 1974.

И. Е. Дмитренко.

ПОЛУБОТОК Павел Леонтьевич [ок. 1660 - 18(29).12.1723, Петербург], украинский воен. деятель. В 1706-22 черниговский полковник. В 1722-23 наказной гетман Левобережной Украины. Во время измены И. Мазепы в 1708 был в числе четырёх полковников, оставшихся верными Петру I. Самый богатый феодал на Левобережной Украине, П. - сторонник восстановления гетманства и ликвидации Малороссийской коллегии, был вызван в Петербург и после допросов в Тайной канцелярии посажен в Петропавловскую крепость, где умер. Дореволюц. бурж. историки идеализировали П., пытаясь представить его защитником народных интересов.

ПОЛУБОЯРОВ Павел Павлович [р.3(16). 6.1901, Тула], советский военачальник, маршал бронетанковых войск (1962), Герой Сов. Союза (29.5.1945). Чл. КПСС с 1920. Род. в семье кустаря-ремесленника. В Сов. Армии с 1919, участвовал в Гражд. войне 1918-20 на Юж. фронте. Окончил Автоброневую школу (1926), Военную академию механизации и моторизации РККА (1938), курсы усовершенствования высшего начсостава при Воен. академии Генштаба (1941). В должности нач. бронетанк. войск Забайкальского воен. округа участвовал в боях на Халхин-Голе (1939). В Великую Отечеств, войну 1941-45 был нач. автобронетанкового управления Сев.-Зап. фронта и зам. командующего войсками Калининского фронта по танковым войскам (1941-42), с авг. 1942 командир 17-го (с янв. 1943 - 4-го гвард. танк.) корпуса на Воронежском, Юго-Западном, 1-м Украинском фронтах. После войны на ответственных должностях в войсках, в 1949-54 зам. и 1-й зам. командующего бронетанковыми и механизир. войсками, с мая 1954 нач. танковых войск Сов. Армии, с мая 1969 воен. инспектор-советник группы ген. инспекторов Мин-ва обороны СССР. Награждён 3 орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, 5 орденами Красного Знамени, 2 орденами Суворова 2-й степени, 2 орденами Кутузова 2-й степени, 2 орденами Красной Звезды, а также 6 иностр. орденами.

ПОЛУВАГОН, грузовой открытый ж.-д. вагон с высокими бортами, предназначенный для перевозки навалочных грузов (руда, уголь, флюсы, лесоматериалы и т. п.), контейнеров, автомашин и др. П. бывает с разгрузочными люками в полу или в бортах, а также с глухим кузовом. Саморазгружающийся П. в зависимости от конструкции наз. хоппером, думпкаром, трансферкаром.

Схема "релейной полуавтоматической блокировки: ПУ - пульты управления; БУ - блокирующие устройства; ЛС - линия связи; ДИ -датчики информации; ДСП - датчик путевого светофора.

ПОЛУВОЛНОВОЙ ВИБРАТОР, полуволновый вибратор, излучатель электромагнитных волн в виде прямолинейного отрезка проводника электрического тока или щели, напр, в ме-таллич. стенке радиоволновода, длиной, равной приблизительно половине длины рабочей волны. Применяется в качестве простой антенны для радиосвязи, приёмной телевиз. антенны (рис.) и т. д. или в качестве излучающего элемента в антенных решётках связных и радиолокац. станций и т. д. В разрыв в середине П. в. включают симметричный фидер либо несимметричный фидер с симметрирующим устройством, соединяющий П. в. с радиопередатчиком лли радиоприёмником. Характеристика направленности П. в. в плоскости, перпендикулярной его оси,- окружность, а в плоскости, проходящей через ось,- симметричная восьмёрка. Коэффициент направленного действия П. в. 1,64; сопротивление излучения ~73 ом (см. Антенна).

Простая телевизионная антенна: 1 - полуволновой вибратор; 2 - фидер; 3 - подставка. Пунктиром показано распределение тока I вдоль вибратора; X - длина рабочей волны.

ПОЛУГРУППА, одно из осн. понятий совр. алгебры. П. наз. множество с определённой на нём операцией, подчинённой закону ассоциативности. Понятие П. есть обобщение понятия группы: из аксиом группы остаётся лишь одна; этим объясняется и термин "П.". Примеры П. в математике весьма многочисленны. Это различные множества чисел вместе с операцией сложения или умножения, замкнутые относительно рассматриваемой операции (т. е. содержащие вместе с любыми двумя своими элементами их сумму или, соответственно, произведение), П. матриц относительно умножения, П. функций относительно операции умножения, П. множеств относительно операции пересечения или объединения и т. д. Один из простейших примеров П.- множество всех натуральных чисел относительно сложения; эта П. является частью (подполугруппой) группы целых чисел по сложению или, как говорят, вложима в группу целых чисел. Следует отметить, что далеко не всякая П. вложима в группу.

В общей теории и нек-рых приложениях важен следующий пример П. Пусть X - произвольное множество и пусть на множестве Fx всех конечных последовательностей элементов из X определена операция *, заданная формулой (х1,...,хn)*(y1,...,ym)=(х1,...,хn,y1,...,ym). Тогда Fx относительно операции * является П.; она наз. свободной П. на множестве X. Всякая П. есть гомоморфный образ (см. Гомоморфизм) некоторой свободной П.

Всякая совокупность преобразований произвольного множества М, замкнутая относительно операции композиции (последовательного выполнения), будет П. относительно этой операции; такова, в частности, совокупность всех преобразований множества М, наз. симметрической П. на множестве М. Многие важные совокупности преобразований оказываются П., причём часто они не являются группами. С другой стороны, всякая П. изоморфна (см. Изоморфизм) нек-рой П. преобразований. Таким образом, именно понятие П. оказывается наиболее подходящим для изучения в самом общем виде преобразований. В большой степени через рассмотрение преобразований осуществляются связи теории П. с другими областями математики, такими, напр., как совр. дифференциальная геометрия, функциональный анализ, абстрактно-алгебраич. теория автоматов.

Первые исследования, посвящённые П., относятся к 20-м гг. 20 в. К концу 50-х гг. теория П. сформировалась в самостоятельную ветвь совр. алгебры и продолжает активно разрабатываться. Изучением абстрактных (т. е. не зависящих от конкретной природы элементов ) свойств всевозможных ассоциативных операций занимается т. н. алгебраич. теория П. Одна из главных её задач состоит в описании строения различных П., их классификации. Наложение на полугрупповую операцию тех или иных дополнительных ограничений выделяет ряд важных типов П., среди к-рых т.н. вполне простые П., инверсные П. и др. Заметную часть общей теории составляет теория представлений П. преобразованиями и матрицами. Внесение в П. дополнит. структур, согласованных с полугрупповой операцией, выделяет особые разделы теории П., таких, как, например, теория топологических П.

Лит.: Сушкевич А. К., Теория обобщенных групп, Хар.-К., 1937; Ляпин Е. С., Полугруппы, М., I960; Клиффорд А.Х., Престон Г. Б., Алгебраическая теория полугрупп, пер. с англ., т. 1 - 2, М., 1972; Hofmann К., Mostert P., Elements of compact semigroups, Columbus (Ohio), 1966.

Л. Н. Шеврин.

ПОЛУГУСЕНИЧНЫЙ АВТОМОБИЛЬ, автомобиль с управляемыми колёсами передней оси и гусеничным движителем вместо колёс задней оси; обладают повышенной проходимостью. Первый П. а. был сконструирован в России в 1909 франц. механиком А. Кегрессом, а в 1916 на Путиловском з-де были сделаны первые в мире броневые П. а. "Остин-Путиловец-Кегресс"; в 20-х гг. П. а. "Ситроен-Кегресс" появились во Франции и использовались в пустынях Северной Африки. Сов. П. а. ГАЗ-60 выпускался в 1938-42, а ЗИС-42 в 1942-43. В дальнейшем П. а. заменили многоосными автомобилями с широкопрофильными шинами .

ПОЛУДА, слой олова, нанесённый на поверхность металлич. изделий (деталей радиоаппаратуры, посуды и т. д.) для предохранения от окисления. Процесс нанесения П. (лужение) обычно осуществляют погружением изделия в ванну с расплавленным оловом или электролитич. способом (см. Гальванотехника). В олове, применяемом для лужения посуды и т. п., содержание вредных примесей (Pb, As) должно быть минимальным: обычно <= 0,25% Pb (по массе) и <= 0,015% As в П. для посуды и <= 0,025% Pb и <= 0,0l As в П. для консервных банок.

ПОЛУДЕННАЯ ЛИНИЯ, прямая линия пересечения плоскости небесного меридиана с плоскостью математич. горизонта. С небесной сферой пересекается в точках С. и Ю. Перпендикулярное к П. л. направление в плоскости горизонта определяет на небесной сфере точки В. и 3. Солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом почти точно в истинный полдень, когда центр его диска пересекает меридиан (наибольшая высота может достигаться немного ранее или позднее полудня вследствие изменения склонения Солнца). В это время тени от земных предметов отбрасываются по направлению П. л. и принимают кратчайшую в течение дня длину. Это явление позволяет приблизительно определять момент наступления полудня и направление сторон горизонта.

ПОЛУЖЕСТКОКРЫЛЫЕ, отряд насекомых; то же, что клопы. Иногда назв. "П." объединяют клопов и равнокрылых насекомых.

ПОЛУЗАМКНУТЫЕ МОРЯ, моря частично ограниченные материками и отделённые от океана или прилегающего моря островами или цепью островов, пороги между к-рыми ограничивают водо-обмен данного бассейна с прилегающими водоёмами. В П. м. течения образуют самостоятельную циркуляцию, темп-ра, солёность и др. гидрологич. и гидро-химич. элементы обладают собственным режимом, находящимся, однако, под большим или меньшим влиянием прилегающего водоёма. К П. м. относятся моря Коралловое, Южно-Китайское, Охотское, Берингово, Карибское и др.

ПОЛУЗАПРУДА, буна, поперечная дамба, гидротехнич. сооружение, предназначенное для регулирования режима водного потока и защиты морского или речного берега от размыва. Для устройства П. применяют грунт, камень, бетон, фашины, габионы', устанавливают П. нормально или под нек-рым углом к берегу. Донные П. служат для предохранения от размыва оснований береговых сооружений (дамб, подпорных стенок и др.).

ПОЛУЗОНТИК, соцветие, внешне слегка напоминающее зонтик, но резко отличное от него по строению; то же, что дихазий.

ПОЛУИНТЕРВАЛ (матем.), совокупность точек числовой оси, удовлетворяющих неравенствам а<=х<b или а<х<=b. Обозначается, соответственно, [а, b) или (а, b]. Точки а и b наз. концами П. Полуинтервал иногда наз. также полусегментом.

ПОЛУЙ, река в Тюменской обл. РСФСР, прав, приток р. Оби. Образуется слиянием pp. Глубокий П. и Сухой П. Дл. 635 км (от истока Глубокого П., дл. собственно П. 369 км), пл. басс. 21 тыс. км2. Течёт по сев.-зап. части Зап.-Сибирской равнины; в низовьях протекает через оз. Большой Полуйский Сор. Впадает в Обь у г. Салехарда. Питание снеговое и дождевое. Ср. расход воды в устье 170 м3/сек. Замерзает в октябре, вскрывается в мае. Сплав леса.

ПОЛУКОКС, твёрдый горючий остаток, получающийся при полукоксовании твёрдых топлив. Свойства и состав П. зависят от вида топлива и метода полукоксования. П. содержит до 10-15% летучих веществ. Вредными примесями в нём являются зола и сера. П. - легкозагорающееся бездымное топливо с высокой теплотой сгорания: не менее 309 Мдж/м3 (7400 ккал/м3). Крупнокусковые, малозольные сорта его используются как эффективное топливо, в частности в быту; мелкий П. служит энергетич. топливом, добавляется в шихту коксования.

ПОЛУКОКСОВАНИЕ, швелевание, переработка твёрдых топлив (угля, сланцев, торфа) путём их нагревания в спец. печах без доступа воздуха до 500-550 °С. При П. топливо распадается на твёрдый остаток - полукокс (выход 50-70%), первичный газ (80-100 м3/т), дёготь (смолу, выход 8-25%) и водный конденсат.

Пром. П. возникло в нач. 19 в. для получения осветительных масел из твёрдых топлив, позже вытесненных нефтепродуктами. В годы 1-й мировой войны 1914-18 и 2-й мировой войны 1939-1945 П. развилось в Германии для производства искусственного жидкого топлива. В последующие годы П. вновь используется в усовершенствованном виде в комплексных схемах для получения дёгтя, полукокса и газа. Лучший дёготь получается из сланцев, богхедов, лучший полукокс - из спекающихся кам. углей. Выход и качество продуктов П. сильно зависят как от характера сырья, так и от метода П. и конструкции печей. Последние различаются по способу подвода тепла: печи с внеш. обогревом через стенку камеры П. и печи с внутр. обогревом - путём непосредственного контакта топлива с теплоносителем (газообразным или твёрдым). Печи для П. обычно непрерывного действия. В новейших методах П. используются псевдо-ожиженный слой, скоростной нагрев и др.

Лит.: Федосеев С. Д., Черныше в А. Б., Полукоксование и газификация твердого топлива, М., 1960.

Д. Д. Зыков.

ПОЛУКОКСОВЫЙ ГАЗ, первичный газ, горючий газ, образующийся при полукоксовании. Горючая часть газа состоит в среднем из 50% СН4, 20% Н2, ок. 8% непредельных углеводородов (гл. обр. этилена). Применяется как отопительный газ на установках полукоксования.

ПОЛУКОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ, полуколлоиды, семиколлоиды, двух- или многокомпонентные системы, по структуре и свойствам занимающие промежуточное положение между жидкими растворами и золями. Они представляют собой микрогетерогенные системы, в к-рых частицы коллоидно-дисперсной фазы (мицеллы) образованы скоплением молекул или ионов растворённого в дисперсионной среде вещества. Такие мицеллы-ассоциаты находятся в термодинамич. равновесии с окружающим их раствором. Поэтому изменение внешних условий, состава растворяющей среды или концентрации растворённого (диспергированного) вещества вызывает перераспределение последнего между мицеллами и раствором. При сильном разбавлении или повышении темп-ры может наступить полный распад всех мицелл на составляющие их молекулы (ионы) и система станет гомогенной, или однофазной. Восстановление прежних условий возвращает систему к исходному (микрогетерогенному) состоянию. Т. о., характерное свойство П. с.- обратимость превращения, происходящего по схеме: истинный раствор <----> золь.

К П. с. относятся растворы мицеллообразующих поверхностно-активных веществ, напр, мыл и синтетических моющих веществ, нек-рых органич. красителей, дубящих веществ (таннидов), алкалоидов.

Лит.: Воюцкий С. С., Курс коллоидной химии, М., 1964, с. 425; Песков Н. П., физико-химические основы коллоидной науки, 2 изд., М.- Л., 1934, с. 431.

Л. А. Шиц.

ПОЛУКОЛОНИЯ, до распада колониальной системы империализма формально независимая страна со слаборазвитой экономикой, контролируемой иностр. капиталом, внешняя и внутр. политика к-рой находилась под полным влиянием империалистич. гос-в. См. в ст. Колонии и колониальная политика.

ПОЛУКРУЖНЫЕ КАНАЛЫ, часть внутреннего уха позвоночных животных и человека, участвующая в регуляции равновесия и положения тела в пространстве. У рыб, наземных позвоночных и человека развиваются 3 П. к., располагающихся в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях. Различают горизонтальный (у человека - латеральный) и 2 вертикальных П. к.: передний (у человека - верхний) и задний. У ископаемых бесчелюстных и совр. круглоротых - миног имеются только 2 вертикальных (передний и задний) П. к., у миксин - 1 задний. Перепончатые П. к., заполненные жидкой эндолимфой, помещаются в костных футлярах; пространство между перепончатым и костным П. к. заполнено перилимфой. Каждый П. к. заканчивается 2 отделами - ножками, одна из к-рых расширяется в ампулу. 2 соседние ножки вертикальных П. к. у большинства позвоночных объединены в одну общую; П. к. открываются в преддверие 5 отверстиями. В каждой ампуле П. к. находятся группы волосковых клеток, сгруппированные в кристу, или гребешок. Над кристой расположена желеобразная купула, в к-рую входят волоски чувствующих клеток. Основания чувствующих клеток оплетены волокнами вестибулярного нерва, передающими возбуждение в мозг. Изменение положения головы или тела животного, сопровождающееся перемещением купул, эндолимфы и смещением отолитов, взвешенных в эндолимфе, вызывает раздражение волосков и самих чувствующих клеток П. к., что приводит к появлению элек-трич. разряда, передаваемого по нерву в мозг. Оттуда нервные импульсы направляются к мышцам и др. органам тела, ответственным за регуляцию его положения в пространстве. См. также статьи Вестибулярный аппарат, Равновесия органы и лит. при них.

Г. Н. Симкин.

ПОЛУКУБИЧЕСКАЯ ПАРАБОЛА, плоская кривая; см. Линия.

ПОЛУКУСТАРНИКИ, многолетние растения, у к-рых нижние части побегов, несущие почки возобновления, одревесневают и сохраняются в течение ряда лет, а верхние их части остаются травянистыми и отмирают ежегодно (в отличие от кустарников и кустарничков). Высота П. обычно не более 80 см, реже до 150-200 см. От многолетних трав П. отличаются тем, что их почки возобновления располагаются, как правило, в неск. см над землёй. Эта жизненная форма растений приурочена гл. обр. к аридным областям, и надземное положение почек предохраняет их от перегрева в сильно накаляющейся почве. Примеры П.: терескен, мн. виды степных и пустынных полыней, астрагалов, солянок (сарсазан, поташник). Примером мелких П., обычно наз. полукустарничками, может служить ползучее растение тимьян.

ПОЛУЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ БУМАГА, специальным образом разграфлённая бумага. П. б. служит для вычерчивания на ней графиков функций, к-рые здесь часто принимают весьма простую и наглядную форму, напр, имеют вид прямой линии. Подробнее см. Логарифмическая бумага.

ПОЛУМЕТАЛЛЫ, вещества, занимающие по электрическим свойствам промежуточное положение между металлами и полупроводниками. Характерной особенностью П. является слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости (см. Твёрдое тело), что приводит, с одной стороны, к тому, что П. остаются проводниками электрич. тока вплоть до абс. нуля темп-ры, а с другой стороны - к малой (по сравнению с металлами) концентрации носителей тока ~1018-1020 см-3. К П. относятся Bi, Sb, As, графит и нек-рые др. вещества. Носители тока в П. отличаются большой подвижностью и малой эффективной массой. Благодаря этому П.- наиболее подходящие объекты для наблюдения размерных эффектов, фазовых переходов полуметалл - диэлектрик в сильных магнитных полях и ряда др. явлений.

Лит.: Физика металлов, т. 1 - Электроны, под ред. Дж. Займана, пер. с англ., М., 1972; Лифшиц И. М., Ачбель М. Я., Каганов М. И., Электронная теория металлов, М., 1971; Фальковский Л. А., Физические свойства висмута, -"Успехи физических наук", 1968, т. 94, в. 1, с. 3; Ларсон Д. К., Размерные эффекты в электропроводности тонких металлических пленок и проволок, в кн.: Физика тонких пленок, пер. с англ., т. 6, М., 1973.

Э. М. Эпштейн.

ПОЛУНЕПРЕРЫВНАЯ ФУНКЦИЯ, понятие математич. анализа. П. ф. снизу (сверху) в точке хо наз. функция, для
2017-10.jpg

по абсолютной величине!). Функция, полунепрерывная и снизу и сверху, непрерывна в обычном смысле. Ряд свойств П. ф. аналогичен свойствам непрерывных функций (см. Непрерывная функция). Напр.: 1) если f(x) и g(х) П. ф. снизу, то и их сумма и произведение П. ф. снизу; 2) П. ф. снизу на отрезке достигает своего наименьшего значения. Для рядов П. ф. снизу верно, напр., след, утверждение: если un=>0 и все ип(х) П. ф. снизу, то сумма ряда СУММА ОТ n=1 ДО БЕСКОНЕЧНОСТИ (ип(х)) П. Ф. снизу П. ф. принадлежат к функциям первого класса по Бэра классификации.

ПОЛУНИН Алексей Иванович [19.9 (1.10). 1820, Бежецк, - 3(15).1888, Москва], русский патолог. В 1842 окончил мед. ф-т Моск. ун-та; с 1849 проф. этого ун-та, где в том же году основал кафедру патологич. анатомии. В 1869 создал кафедру общей патологии и первым в России начал читать самостоят, курс общей патологии. Дал патологоанатомич. описание холеры, первый установил на основании многочисл. вскрытий излечимость лёгочного туберкулёза. Будучи деканом мед. ф-та (1863-78), провёл ряд прогрессивных мероприятий по дифференцированному преподаванию мед. дисциплин (организация спец. клиник). Президент Моск. физико-мед. об-ва (1866-70). Один из первых в России медяков-публицистов, редактор и издатель (1851-59) "Московского врачебного журнала", где впервые на рус. языке была опубликована "Целлюлярная патология" Р. Вирхова.

Соч.: Рассуждения о холере, М., 1848; Введение в патологию, "Московский врачебный журнал", 1852, кн. 1 - 2; Об отношениях, в которых находятся анатомия, физиология, патология и терапия в медицинской практике, там же, 1853, кн. 1.

Лит.: Пионтковский И. А., А. И. Полунин, М., 1949.

ПОЛУНИН Фёдор Афанасьевич (гг. рожд. и смерти неизв.), русский географ. В 1771-74 воевода в г. Верее. Составитель русского географического словаря - "Географического лексикона Российского государства..." (1773), который служил справочником по физич. и экономич. географии России до опубликования "Географическо-статистического словаря Российской империи" П. Семёнова (т. 1-5, 1862-83).

ПОЛУНИЦА, один из видов рода земляника с ароматными зеленовато-красными плодами.

ПОЛУНОЧНОЕ, посёлок гор. типа в Свердловской обл. РСФСР, подчинён Ивдельскому горсовету. Расположен на вост. склоне Сев. Урала. Ж.-д. станция в 23 км к С. от г. Ивдель. Добыча железной руды. Леспромхоз.

ПОЛУОБЕЗЬЯНЫ (Prosimii), подотряд млекопитающих отряда приматов. 6 семейств: тупайи (нек-рые зоологи относят их к насекомоядным), лемуровые, индриевые (типичный представитель - ин-дри), руконожки (с 1 видом - руконожка), лориевые и долгопяты. Представлены 26 родами, объединяющими ок. 50 видов. Размеры тела от 13 см (мышиные лемуры) до 70 см (индри); весят от 60-100 г (мышиные лемуры) до 2 кг (кошачий лемур). Хвост у большинства длинный, у лориевых - короткий или отсутствует. Передние конечности, как правило, короче задних. Большие пальцы кисти и стопы 6. ч. подвижны и могут противопоставляться остальным (исключение составляют тупайи). Мех густой и часто ярко окрашен. Мозг с малым количеством борозд и извилин. Зубов у большинства 36, у тупай 38, у долгопята 34. Сосков 1-3 пары. Обитают в тропиках Африки, на Мадагаскаре, а также в Азии и на о-вах Малайского архипелага. Живут гл. обр. на деревьях. Рождают 1-3 детёнышей. Численность мн. видов (особенно на Мадагаскаре) резко сокращается (необходима охрана).

ПОЛУОСЛЫ, подрод непарнокопытных животных рода лошадей; представлен куланом. Ряд зоологов включает П. в подрод настоящих лошадей; нек-рые выделяют их в самостоятельный род.

ПОЛУОСТРОВ, участок суши, окружённый с трёх сторон водой, а с четвёртой стороны соединённый с материком или островом. В большинстве случаев П. составляет в геологич. отношении одно целое с материком.

ПОЛУОСЬ, вал ведущего моста самодвижущейся колёсной машины, передающий вращение от дифференциального механизма на ведущее колесо. Различают П. полностью разгруженные и полуразгруженные. Полностью разгруженная П. свободно проходит через отверстие корпуса дифференциала, смонтированного в подшипниках ведущего моста, и соединяется фланцем со ступицей ведущего колеса, подшипники к-рого установлены на балке ведущего моста. При этом все продольные и поперечные силы воспринимаются балкой ведущего моста, а П. испытывает только кручение. Полуразгруженная П. несёт на своём конце ведущее колесо машины. Такая П. испытывает не только кручение, но и изгиб от сил, возникающих на ведущем колесе. Полностью разгруженные П. применяют на грузовых автомобилях, автобусах, тяжёлых колёсных тракторах, полуразгруженные П.- на легковых автомобилях, у к-рых нагрузки на колёса сравнительно невелики.

ПОЛУПАР, полупаровая обработка почвы, система обработки почвы после раноубираемых с.-х. культур, применяемая в областях с продолжит, и тёплой осенью. В СССР распространена в южных степных р-нах Украины, в Молдавии, на Сев. Кавказе, в Закавказье, Ср. Азии под посевы озимой пшеницы; в лесостепной зоне-под посевы яровых растений (яровой пшеницы, ячменя, сахарной свёклы, кукурузы, подсолнечника). Включает глубокую вспашку почвы после уборки предшествующей культуры и 2-3 культивации или лущения. Если почва достаточно увлажнена и хорошо крошится, то её пашут на полную глубину пахотного слоя, одновременно прикатывают (кольчатым катком) и боронуют. В сухую погоду поле лущат с одновременным прикатьшанием, а через 2-3 недели пашут и боронуют. Прорастающие сорняки уничтожают последующими культивациями с боронованиями. На почвах, склонных к заплы-ванию (каштановые, солонцовые чернозёмы), осенью пахотный слой глубоко рыхлят, чтобы избежать чрезмерного уплотнения его весной. По сравнению с зяблевой обработкой почвы (лущение и вспашка) П. повышает урожай озимой пшеницы на 3-4 ц с 1 га, яровой пшеницы и ячменя на 2-3 ц с 1 га.

Лит.: Земледелие южной зоны Европейской части СССР, М., 1966; Системы земледелия и севообороты основных зон Российской федерации, М., 1968.

С. И. Савельев.

ПОЛУПИРИТНАЯ ПЛАВКА в металлургии меди, процесс переработки в шахтных печах пиритной руды, содержащей 15-30% S. Недостаток сульфидов в руде компенсируется добавкой к шихте увеличенного по сравнению с пиритной плавкой кол-ва кокса (10-12% от массы шихты). Степень окисления сульфидного железа зависит от избытка кислорода. Кол-во серы, окисляемой в процессе плавки, составляет 60-95% и зависит при заданном кол-ве воздуха от расхода кокса (чем больше кокса, тем ниже степень десульфурации). Если в пиритной плавке приходится ошлаковывать большое кол-во железа, прибавляя к шихте кварц, то при П. п. ошлаковывают имеющийся в руде кремнезём; с этой целью при недостатке железа в шихту вводят известняк.

ПОЛУПЛОСКОСТЬ (матем.), совокупность точек плоскости, лежащих по одну сторону от нек-рой прямой этой плоскости. Координаты точек П. удовлетворяют неравенству Ах + By + С > 0, где А, В, С - нек-рые постоянные, причём А и В одновременно не равны нулю. Если сама прямая Ах + By + С = 0 (граница П.) причисляется к П., то говорят о замкнутой П.

На комплексной плоскости z = х + iy рассматриваются верхняя П. у = Imz>0, нижняя П. у = Imz<0, левая П. х = Rez<0, правая П. х = Rez > 0 и т. д. Верхняя П. комплексной плоскости z конформно отображается на круг |w|<1с помощью дробно-линейной функции
2017-11.jpg

ПОЛУПРАВИЛЬНЫЕ МНОГОГРАННИКИ, многогранники, все грани к-рых суть правильные многоугольники неск. разных наименований, а многогранные углы при вершинах конгруэнтны. Существует 13 определённых типов П. м. и две бесконечные серии. См. Многогранник.

ПОЛУПРИЦЕП, несамоходное трансп. средство с закрытым кузовом или платформой с откидными бортами, рама к-рого опирается спереди на опорно-сцепное устройство автомобиля-тягача, а сзади - на одну или две оси с колёсами. Опорно-сцепное устройство допускает качание П. в продольном и поперечном направлениях.

ПОЛУПРОВОДНИКИ, широкий класс веществ, характеризующихся значениями электропроводности а, промежуточными между электропроводностью металлов (о~106 - 104ом-1 см-1) и хороших диэлектриков (о<=10-10-10-12ом-1см-1, электропроводность указана при комнатной темп-ре). Характерной особенностью П., отличающей их от металлов, является возрастание электропроводности а с ростом темп-ры, причём, как правило, в достаточно широком интервале темп-р возрастание происходит экспоненциально:
2017-12.jpg

Здесь k - Больцмана постоянная, ЕА -энергия активации электронов в П., о0 - коэфф. пропорциональности (в действительности зависит от темп-ры, но медленнее, чем экспоненциальный множитель). С повышением темп-ры тепловое движение разрывает связи электронов, и часть их, пропорциональная ехр (-ЕA/kT), становится свободными носителями тока.

Связь электронов может быть разорвана не только тепловым движением, но и различными внешними воздействиями: светом, потоком быстрых частиц, сильным электрич. полем и т. д. Поэтому для П. характерна высокая чувствительность электропроводности к внешним воздействиям, а также к содержанию примесей и дефектов в кристаллах, поскольку во многих случаях энергия ЕА для электронов, локализованных вблизи примесей или дефектов, существенно меньше, чем в идеальном кристалле данного П. Возможность в широких пределах управлять электропроводностью П. изменением темп-ры, введением примесей и т. д. является основой их многочисл. и разнообразных применений.

Полупроводники и диэлектрики. Классификация полупроводников. Различие между П. и диэлектриками является скорее количественным, чем качественным. Формула (1) относится в равной мере и к диэлектрикам, электропроводность к-рых может стать заметной при высокой темп-ре. Точнее было бы говорить о полупроводниковом состоянии неметаллич. веществ. не выделяя П. в особый класс, а к истинным диэлектрикам относить лишь такие, у к-рых в силу больших значений ЕА и малых о0 электропроводность могла бы достигнуть заметных значений только при темп-pax, при к-рых они полностью испаряются.

Однако термин "П." часто понимают в более узком смысле, как совокупность неск. наиболее типичных групп веществ, полупроводниковые свойства к-рых чётко выражены уже при комнатной темп-ре (300 К). Примеры таких групп:

1) Элементы IV группы периодической системы элементов Менделеева германий и кремний, к-рые как П. пока наиболее полно изучены и широко применяются в полупроводниковой электронике. Атомы этих элементов, обладая 4 валентными электронами, образуют кристаллические решётки типа алмаза с ковалентной связью атомов. Сам алмаз также обладает свойствами П., однако величина ЕА для него значительно больше, чем у Ge и Si, и поэтому при Т = 300К его собственная (не связанная с примесями или внешними воздействиями) электропроводность весьма мала.

2) Алмазоподобные П. К ним относятся соединения элементов III группы периодич. системы (Al, Ga, In) с элементами V группы (Р, As, Sb), наз. П. типа АIII Bv (GaAs, InSb, GaP, InP и т. п.). Атомы III группы имеют 3 валентных электрона, а V группы - 5, так что среднее число валентных электронов, приходящееся на 1 атом, в этих соединениях равно 4 (как и у Ge и Si). Каждый атом образует 4 валентные связи с ближайшими соседями, в результате чего получается кристаллическая решётка, подобная решётке алмаза с той лишь разницей, что ближайшие соседи атома АIII - атомы Bv, а соседи атома Bv-атомы АIII. За счёт частичного перераспределения электронов атомы АIII и Bv в такой структуре оказываются разноимённо заряженными. Поэтому связи в кристаллах AIII Bv не полностью ковалентные, а частично ионные (см. Ионная связь). Однако ковалентная связь в них преобладает и определяет структуру, в результате чего эти кристаллы по многим свойствам являются ближайшими аналогами Ge и Si.

Соединения элементов II и VI групп периодич. системы - AIIBVI (ZnTe, ZnSe, CdTe, CdS и т. п.) также имеют в среднем 4 валентных электрона на 1 атом, но ионная связь у них более сильно выражена. У некоторых из них ковалентная связь преобладает над ионной, у других она слабее, но и те и другие обладают свойствами П., хотя и не столь ярко выраженными, как в предыдущих группах.

Представление о "средней четырёхвалентности" и "алмазоподобных" П. оказалось плодотворным для поиска новых П., напр, типа AIIBIVC2v (ZnSnP2, CdGeAs2 и т. п.). Многие из алмазоподобных П. образуют сплавы, к-рые также являются П., напр. Ge-Si, GaAs-GaP и др.

3) Элементы VI и V групп и их аналоги. Элементы VI группы Те и Se как П. были известны раньше, чем Ge и Si, причём Se широко использовался в выпрямителях электрич. тока и фотоэлементах. Элементы V группы As, Sb и Bi - полуметаллы, по свойствам близкие к П., а их ближайшие аналоги -соединения типа AIVBVI (PbS, PbTe, SnTe, GeTe и т. п.), имеющие в среднем по 5 валентных электронов на атом, образуют одну из наиболее важных групп П., известную в первую очередь применением PbS, PbSe и PbTe в качестве приёмников инфракрасного излучения. Вообще среди соединений элементов VI группы (О, S, Se, Те) с элементами I-V групп очень много П. Большинство из них мало изучены. Примером более изученных и практически используемых могут служить Си2О (купроксные выпрямители) и Bi2Te3 (термоэлементы).

4) Соединения элементов VI группы с переходными

или редкоземельными металлами (Ti, V, Mn, Fe, Ni, Sm, Eu и т. п.). В этих П. преобладает ионная связь. Большинство из них обладает той или иной формой магнитного упорядочения (ферромагнетики или аптиферромагнетики). Сочетание полупроводниковых и магнитных свойств и их взаимное влияние интересно как с теоретич. точки зрения, так и для многих практич. применений. Нек-рые из них (V2О3, Fе3O4, NiS, EuO и др.) могут переходить из полупроводникового состояния в металлическое, причём превращение это происходит очень резко при изменении темп-ры.

5) Органические П. Многие органич. соединения также обладают свойствами П. Их электропроводность, как правило, мала (o~10-10ом/см-1) и сильно возрастает под действием света. Однако нек-рые органич. П. (кристаллы кполимеры на основе соединений тетрацианхинодиметана TCNO, комплексы на основе фталоцианина, перилена, виолантрена и др.) имеют при комнатной темп-ре 0, сравнимую с проводимостью хороших неорганич. П.

Электроны и дырки в полупроводниках. Т. к. в твёрдом теле атомы или ионы сближены на расстояние ~ атомного радиуса, то в нём происходят переходы валентных электронов от одного атома к другому. Такой электронный обмен может привести к образованию ковал ентной связи. Это происходит в случае, когда электронные оболочки соседних атомов сильно перекрываются и переходы электронов между атомами происходят достаточно часто. Эта картина полностью применима к такому типичному П., как Ge. Все атомы Ge нейтральны и связаны друг с другом ковалентной связью. Однако электронный обмен между атомами не приводит непосредственно к электропроводности, т. к. в целом распределение электронной плотности жёстко фиксировано: по 2 электрона на связь между каждой парой атомов - ближайших соседей. Чтобы создать проводимость в таком кристалле, необходимо разорвать хотя бы одну из связей (нагрев, поглощение фотона и т. д.), т. е., удалив с неё электрон, перенести его в к.-л. др. ячейку кристалла, где все связи заполнены и этот электрон будет липшим. Такой электрон в дальнейшем свободно может переходить из ячейки в ячейку, т. к. все они для него эквивалентны, и, являясь всюду лишним, он переносит с собой избыточный отрицат. заряд, т. е. становится электроном проводимости. Разорванная же связь становится блуждающей по кристаллу дыркой, поскольку в условиях сильного обмена электрон одной из соседних связей быстро занимает место ушедшего, оставляя разорванной ту связь, откуда он ушёл. Недостаток электрона на одной из связей означает наличие у атома (или пары атомов) единичного положительного заряда, к-рый, таким образом, переносится вместе с дыркой.

В случае ионной связи перекрытие электронных оболочек меньше, электронные переходы менее часты. При разрыве связи также образуются электрон проводимости и дырка - лишний электрон в одной из ячеек кристалла и некомпенсированный положит. заряд в др. ячейке. Оба они могут перемещаться по кристаллу, переходя из одной ячейки в другую.

Наличие двух разноимённо заряженных типов носителей тока - электронов и дырок является общим свойством П. и диэлектриков. В идеальных кристаллах эти носители появляются всегда парами -возбуждение одного из связанных электронов и превращение его в электрон проводимости неизбежно вызывает появление дырки, так что концентрации обоих типов носителей равны. Это не означает, что вклад их в электропроводность одинаков, т. к. скорость перехода из ячейки в ячейку (подвижность) у электронов и дырок может быть различной (см. ниже). В реальных кристаллах, содержащих примеси и дефекты структуры, равенство концентраций электронов и дырок может нарушаться, так что электропроводность осуществляется практически только одним типом носителей (см. ниже).

Зонная структура полупроводников. Полное и строгое описание природы носителей тока в П. и законов их движения даётся в рамках квантовой теории твёрдого тела, осн. результаты к-рой могут быть сформулированы следующим образом:

а) В кристаллах энергетический спектр электронов состоит из интервалов энергий, сплошь заполненных уровнями энергии (разрешённые зоны) и разделённых друг от друга интервалами, в к-рых электронных уровней нет (запрещённые зоны) (рис. 1).

Рис. 1. Заполнение энергетических зон при абсолютном нуле температуры: а - в диэлектриках; б - в металлах: разрешённые зоны заштрихованы, заполненные зоны или их части заштрихованы дважды.

б) Различные состояния электрона в пределах каждой зоны характеризуются, помимо энергии, квазиимпульсом р, принимающим любые значения в пределах нек-рых ограниченных областей в импульсном пространстве (р-простран-стве), наз. зонами Бриллюэна. Форма и размеры зоны Бриллюэна определяются симметрией кристалла и его межатомными расстояниями d. Величина Рмакс ~< h/d, где h - Планка постоянная. Уравнение движения электрона проводимости в кристалле похоже на уравнение движения электрона в вакууме с той, однако, существенной разницей, что соотношения Е =р2/2m0 и vp = р/m0 (m0 - масса свободного электрона, Е - его энергия, р - импульс, v - скорость) заменяются более сложной и индивидуальной для каждого кристалла и каждой его энергетич. зоны зависимостью Е(р): vр = dEp\dp.

в) При абс. нуле темп-ры электроны заполняют наинизшие уровни энергии. В силу Паули принципа в каждом состоянии, характеризующемся определённой энергией, квазиимпульсом и одной из двух возможных ориентации спина, может находиться только один электрон. Поэтому в зависимости от концентрации электронов в кристалле они заполняют неск. наинизших разрешённых зон, оставляя более высоко лежащие зоны пустыми. Кристалл, у к-рого при Т=0К часть нижних зон целиком заполнена, а более высокие зоны пусты, является диэлектриком или П. (рис. 1, а), металл возникает лишь в том случае, если хотя бы одна из разрешённых зон уже при Т - 0К заполнена частично (рис. 1, б).

В П. и диэлектриках верхние из заполненных разрешённых зон наз. валентными, а наиболее низкие из незаполненных - зонами проводимости. При Т > 0К тепловое движение "выбрасывает" часть электронов из валентной зоны в зону проводимости (т. е. разрушает часть химич. связей; см. выше). В валентной зоне при этом появляются дырки (рис. 2).

Рис. 2. Заполнение энергетических зон в полупроводнике: показаны только валентная зона и зона проводимости; чёрные кружочки -электроны в зоне проводимости, белые - дырки в валентной зоне.

Носители тока в П. сосредоточены, как правило, в довольно узких областях энергий: электроны - вблизи нижнего края (дна) зоны проводимости Ес, на энергетич. расстояниях ~kT от неё (kT - энергия теплового движения); дырки - в области такой же ширины вблизи верхнего края (потолка) валентной зоны Еv. Даже при самых высоких темп-рах (~ 1000°) kT~0,1 эв, а ширина разрешённых зон обычно порядка 1 -10 эв. В этих узких областях ~kT сложные зависимости Е(р), как правило, принимают более простой вид. Напр., для электронов вблизи дна зоны проводимости:
2018-1.jpg
Здесь индекс " нумерует оси координат, P0i - квазиимпульсы, соответствующие Еc в зоне проводимости или Еv в валентной зоне. Коэфф. тэ наз. эффективными массами электронов проводимости. Они входят в уравнение движения электрона проводимости подобно та в уравнении движения свободного электрона. Всё сказанное справедливо для дырок валентной зоны, где
2018-2.jpg
Эффективные массы электронов m и дырок mд не совпадают с m0 и, как правило, анизотропны. Поэтому в разных условиях один и тот же носитель ведёт себя как частица с разными эффективными массами. Напр., в электрич. поле Е, направленном вдоль оси oz, он ускоряется, как частица с зарядом е и массой тэг, а в магнитном поле Н, направленном вдоль oz, движется по эллипсу в плоскости, перпендикулярной H с циклотронной частотой:
2018-3.jpg

С квантовой точки зрения такое цик-лич. движение электронов и дырок в кристалле с частотой wс означает наличие уровней энергии (так называемых уровней Ландау), отстоящих друг от друга на hwс. Значения эффективных масс электронов и дырок в разных П. варьируются от сотых долей то до сотен та.

Ширина запрещённой зоны ДE (миним. энергия, отделяющая заполненную зону от пустой) также колеблется в широких пределах. Так, при Т -> 0К ДЕ = 0,165 эв в PbSe, 0,22 эв в InSb, 0,33 эв в Те, 0,745 эв в Ge, 1,17 эв в Si, 1,51 эв в GaAs, 2,32 эв в GaP, 2,58 эв в CdS, 5,6 эв в алмазе, а серое олово является примером П., у к-рого ДЕ = 0, т. е. верхний край валентной зоны точно совпадает с нижним краем зоны проводимости (полуметалл). Более сложные соединения и сплавы П., близких по структуре, позволяют найти П. с любым ДЕ от 0 до 2-3 эв.

Рис. 3. Схема энергетических зон Ge; ДЕ -ширина запрещённой зоны, L, Т и Д - три минимума зависимости Е(р) в зоне проводимости вдоль осей [100] (А и Г) и [111] (L).

Зонная структура наиболее полно изучена для алмазоподобных П., в первую очередь Ge, Si и соединений AIIIBV; многое известно для Те, соединений A1VBVI и др. Весьма типичной является зонная структура Ge (рис. 3), у к-рого вблизи своего верхнего края соприкасаются две валентные зоны. Это означает существование двух типов дырок - тяжёлых и лёгких с эффективными массами 0,3 m0 и 0,04 т0. На 0,3 эв ниже расположена ещё одна валентная зона, в к-рую, однако, как правило, дырки уже не попадают. Для зоны проводимости Ge характерно наличие трёх типов минимумов функции Е(р) : L, Г и Д. Наинизший из них - L-минимум, расположенный на границе зоны Бриллюэна в направлении кристаллографич. оси [111]. Расстояние его от верхнего края валентной зоны и есть ширина запрещённой зоны ДЕ = 0,74 эв (при темп-pax, близких к абс. нулю; с ростом темп-ры ДЕ несколько уменьшается). Эффективные массы вблизи L-минимума сильно анизотропны: 1,6 то для движения вдоль направления [111] и 0,08 т0 для перпендикулярных направлений. Четырём эквивалентным направлениям [111] (диагонали куба)в кристалле Ge соответствуют 4 эквивалентных L-минимума. Минимумы Г и Д расположены соответственно при р = 0 и в направлении оси [100], по энергии выше L-минимума на 0,15 эв и 0,2 эв. Поэтому количество электронов проводимости в них, как правило, гораздо меньше, чем в L-минимуме.

Зонные структуры др. алмазоподобных П. подобны структуре Ge с нек-рыми отличиями. Так, в Si, GaP и алмазе наинизшим является Д-минимум, а в InSb, InAs, GaAs - Г-минимум, причём для последнего характерны изотропные и весьма малые эффективные массы (0,013 т0 в InSb и 0,07 т0 в GaAs). Структуры валентных зон у многих алмазоподобных П. подобны, но могут существенно отличаться от П. др. групп.

Некристаллические полупроводники. В жидких, аморфных и стеклообразных П. отсутствует идеальная кристаллич. упорядоченность атомов, но ближайшее окружение каждого атома приблизительно сохраняется (см. Дальний порядок и ближний порядок). Однако ближний порядок не всегда бывает таким же, как и в кристаллич. фазе того же вещества. Так, в ковалентных П. (Ge, Si, AlIBv) после плавления у каждого атома становится не по 4 ближайших соседа, а по 8, по той причине, что ковалентные связи, весьма чувствительные как к расстоянию между атомами, так и к взаимной ориентации связей, разрушаются интенсивным тепловым движением атомов в жидкости. В результате такой перестройки ближнего порядка все эти вещества в расплавах становятся металлами (см. Жидкие металлы).

Однако в др. П. (Те, Se, AIVBVI и др.) ближний порядок при плавлении, по-видимому, не изменяется и они остаются П. в расплавах (см. Жидкие полупроводники). В применении к ним, а также к аморфным П. представления зонной теории требуют существенных изменений и дополнений. Отсутствие строгой упорядоченности в расположении атомов создаёт локальные флуктуации плотности и межатомных расстояний, к-рые делают не вполне одинаковыми энергии электрона вблизи разных атомов одного и того же сорта. Это затрудняет переход электрона от атома к атому, т. к. такие переходы связаны теперь с изменением энергии. Это обстоятельство не приводит к к.-л. качественным изменениям для носителей, энергии к-рых лежат в разрешённых зонах довольно далеко от их краёв, поскольку они имеют достаточно большие энергии для того, чтобы сравнительно легко преодолевать энергетич. барьеры между разными атомами одного сорта. Однако картина качественно изменяется для носителей с энергиями вблизи краёв зон. У них уже не хватает энергии для преодоления разностей энергии между соседними атомами и поэтому они могут стать локализованными, т. е. потерять способность перемещаться. В результате возникают электронные уровни в диапазоне энергий, к-рый в кристалле соответствовал бы запрещённой зоне. Находящиеся на этих уровнях электроны локализованы вблизи соответствующих флуктуации, и к ним уже неприменимы такие понятия зонной теории, как квазиимпульс и др. Меняется и само понятие запрещённой зоны: теперь уже эта область энергий также заполнена электронными состояниями, однако природа этих состояний иная, чем в разрешённых зонах, - они локализованы (псевдозапрещённая зона).

Оптические свойства полупроводников. Со структурой энергетич. зон П. связан механизм поглощения ими света. Самым характерным для П. процессом поглощения является собственное поглощение, когда один из электронов валентной зоны с квазиимпульсом р, поглощая квант света, переходит в незаполненное состояние к.-л. из зон проводимости с квазиимпульсом р'. При этом энергия фотона hw (w = 2пс/Х) (w - частота света, X - его длина волны) связана с энергиями электрона в начальном Ен и конечном Ек состояниях соотношением:
2018-4.jpg
а для квазиимпульсов имеет место закон сохранения, аналогичный закону сохранения импульса:
где q - волновой вектор фотона. Импульс фотона q практически пренебрежимо мал по сравнению с квазиимпульсами электронов. Поэтому справедливо приближённое равенство ~р'~=р.

Собственное поглощение света невозможно при энергии фотона hw, меньшей ширины запрещённой зоны ДЕ (минимальная энергия поглощаемых квантов hw = ДЕ наз. порогом или краем поглощения). Это означает, что для длин волн
2018-5.jpg

чистый П. прозрачен. Строго говоря, минимальная энергия квантов, поглощаемых данным П., может быть >ДЕ, если края зоны проводимости Ес и валентной зоны Еv соответствуют различным р. Переход между ними не удовлетворяет требованию р = р', в результате чего поглощение начинается с больших hw, т. е. с более коротких длин волн (для Ge переходы в Г-минимум зоны проводимости, см. рис. 3).

Однако переходы, для к-рых р не= р', всё же возможны, если электрон, поглощая квант света, одновременно поглощает или испускает фонон. Если частота фонона wк, а импульс равен р - р', то закон сохранения энергии имеет вид:
2018-6.jpg

Т. к. энергии фононов малы (wк~ ~ 10~2 эв) по сравнению с ДЕ, то их вклад в (8) мал. Оптич. переходы, в к-рых электрон существенно изменяет свой квазиимпульс, наз. непрямыми, в отличие от прямых, удовлетворяющих условию р = р'. Необходимость испускания или поглощения фонона делает непрямые переходы значительно менее вероятными, чем прямые. Поэтому показатель поглощения света К, обусловленный непрямыми переходами, порядка 103 см-1, в то время как в области прямых переходов показатель поглощения достигает 105 см-1. Тем не менее у всех П., где края зоны проводимости и валентной зоны соответствуют разным р, есть область X вблизи Хмакс, где наблюдаются только непрямые переходы.

Показатель поглощения света в П. определяется произведением вероятности поглощения фотона каждым электроном на число электронов, способных поглощать кванты данной энергии. Поэтому изучение частотной зависимости показателя поглощения даёт сведения о распределении плотности электронных состояний в зонах. Так, вблизи края поглощения в случае прямых переходов показатель поглощения пропорционален
2018-7.jpg

2018-8.jpg

Наличие в спектре поглощения П. широких и интенсивных полос в области Йсо порядка ДЕ показывает, что большое число валентных электронов слабо связано. Т. к. слабая связь легко деформируется внешним электрич. полем, то это обусловливает высокую поляризуемость кристалла. И действительно, для многих П. (алмазоподобные, AIVBVI и др.) характерны большие значения диэлектрической проницаемости е. Так, в Ge e = 16, в GaAs e = 11, в РbТе e = = 30. Благодаря большим значениям е кулоновское взаимодействие заряженных частиц, в частности электронов и дырок, друг с другом или с заряженными примесями, сильно ослаблено, если они находятся друг от друга на расстоянии, превышающем размеры элементарной ячейки, что и позволяет во многих случаях рассматривать движение каждого носителя независимо от других. Иначе свободные носители тока имели бы тенденцию образовывать комплексы, состоящие из электрона и дырки или заряженной примесной частицы с энергиями связи ~10 эв. Разорвать эти связи за счёт теплового движения, чтобы получить заметную электропроводность, при температурах ~ 300К было бы практически невозможно, однако попарное связывание электронов и дырок в комплексы всё же происходит, но связь эта слаба (Есв~10~2 эв) и легко разрушается тепловым движением. Такие связанные состояния электрона и дырки в П., наз. экситонами, проявляются в спектрах поглощения в виде узких линий, сдвинутых на величину Есв от края поглощения в сторону энергий, меньших энергий фотона. Экситоны образуются, когда электрон, поглотивший квант света и оставивший дырку на своём месте в валентной зоне, не уходит от этой дырки, а остаётся вблизи неё, удерживаемый кулоновским притяжением.

Прозрачность П. в узкой области частот вблизи края собственного поглощения можно изменять с помощью внешних магнитных и электрич. полей. Электрич. поле, ускоряя электроны, может в процессе оптич. перехода передать ему дополнит. энергию (малую, т. к. время перехода очень мало), в результате чего становятся возможными переходы из валентной зоны в зону проводимости под действием квантов с энергией, несколько меньшей ДЕ. Чёткий край области собственного поглощения П. при этом слегка размывается и смещается в область меньших частот.

Магнитное поле изменяет характер электронных состояний, в результате чего частотная зависимость показателя поглощения вместо плавной зависимости
2018-9.jpg

пиков поглощения, связанных с переходами электрона между уровнями Ландау валентной зоны и зоны проводимости. Наряду с собственным поглощением П. возможно поглощение света свободными носителями, связанное с их переходами в пределах зоны. Такие внутризонные переходы происходят только при участии фононов. Вклад их в поглощение мал, т. к. число свободных носителей в П. всегда очень мало по сравнению с полным числом валентных электронов. Поглощение свободными носителями объясняет поглощения излучения с hw < ДЕ в чистых П. В магнитном поле становятся возможными переходы носителей между уровнями Ландау одной и той же зоны, к-рые проявляются в виде резкого пика в частотной зависимости показателя поглощения на циклотронной частоте wс (см. Циклотронный резонанс). В полях ~ 103-105 э при эффективной массе ~(1- 0,01)т0 wc = 1010-1013 сек-1, что соответствует сверхвысоким частотам или далёкому инфракрасному диапазону.

В П. с заметной долей ионной связи в далёкой инфракрасной области спектра (hw~10-2 эв) наблюдаются полосы поглощения, связанные с возбуждением (фотонами ) колебаний разноимённо заряженных ионов друг относительно друга.

Роль примесей и дефектов в полупроводниках. Электропроводность П. может быть обусловлена как электронами собственных атомов данного вещества (собственная проводимость), так и электронами примесных атомов (примесная проводимость). Наряду с примесями источниками носителей тока могут быть и различные дефекты структуры, напр, вакансии, междоузельные атомы, а также недостаток или избыток атомов одного из компонентов в полупроводниковых соединениях (отклонения от стехиометрич. состава), напр., недостаток Ni в NiO или S в PbS.

Рис. 4. Электронные переходы, создающие электропроводность в полупроводнике: 1 - ионизация доноров (проводимость п-типа); 2 - захват валентных электронов акцепторами (проводимость р-типа); 3 - рождение электронно-дырочных пар (собственная проводимость); 4 - компенсация примесей.

Примеси и дефекты делятся на доноры и акцепторы. Доноры отдают в объём П. избыточные электроны и создают таким образом электронную проводимость (п-типа). Акцепторы захватывают валентные электроны вещества, в к-рое они внедрены, в результате чего создаются дырки и возникает дырочная проводимость (р-типа) (рис. 4). Типичные примеры доноров-примесные атомы элементов V группы (Р, As, Sb) в Ge и Si. Внедряясь в кристаллич. решётку, такой атом замещает в одной из ячеек атом Ge. При этом 4 из 5 его валентных электронов образуют с соседними атомами Ge ковалентные связи, а 5-й электрон оказывается для данной решётки члишним", т. к. все связи уже насыщены. Не локализуясь ни в одной элементарной ячейке, он становится электроном проводимости. При этом примесный атом однократно положительно заряжен и притягивает электрон, что может привести к образованию связанного состояния электрона с примесным ионом. Однако эта связь очень слаба из-за того, что электростатич. притяжение электрона к примесному иону ослаблено большой поляризуемостью П., а размеры области вблизи примеси, в к-рой локализован электрон, в десятки раз превышают размер элементарной ячейки кристалла. Энергия ионизации примеси ~0,01 эв в Ge и ~0,04 эв в Si, даже при темп-ре 77 К большинство примесей ионизовано, т. е. в П. имеются электроны проводимости с концентрацией, определяемой концентрацией донорных примесей.

Аналогично атомы элементов III группы (В, Al, Ga, In) - типичные акцепторы в Ge и Si. Захватывая один из валентных электронов Ge в дополнение к своим 3 валентным электронам, они образуют 4 ковалентные связи с ближайшими соседями -атомами Ge - и превращаются в отрицательно заряженные ионы. В месте захваченного электрона остаётся дырка, к-рая так же, как электрон вблизи донорного иона, может быть удержана в окрестности акцепторного иона кулоновским притяжением к нему, однако на большом расстоянии и с очень малой энергией связи. Поэтому при не очень низких темп-рах эти дырки свободны.

Такие же рассуждения объясняют в случае соединений AIII Bv донорное действие примесей нек-рых элементов VI группы (S, Se, Те), замещающих атом Bv, и акцепторное действие элементов II группы (Be, Zn, Cd), замещающих АIII. В Ge тот же Zn - двухзарядный акцептор, т. к. для того, чтобы образовать 4 валентные связи с соседями, он может захватить в дополнение к 2 своим валентным электронам ещё 2, т. е. создать 2 дырки. Атомы Сu, Аu могут существовать в Ge в нейтральном, одно-, двух- и трёхзарядном состояниях, образуя одну, две или три дырки.

Рассмотренные примеры относятся к примесям замещения. Примером примесей внедрения в Ge и Si является Li. Из-за малости иона Li+ он, не нарушая существенно структуры решётки, располагается между атомами Ge (в междоузлии); свой внешний валентный электрон, движущийся на существенно большем расстоянии, он притягивает очень слабо и легко отдаёт, являясь, т. о., типичным донором. Во многих П. типа A1VBVI источники свободных дырок - вакансии атомов AIV, а вакансии BVI - источники электронов проводимости. Из сказанного ясно, что введение определённых примесей (легирование П.) - эффективный метод получения П. с различными требуемыми свойствами.

Сильно легированные полупроводники. При больших концентрациях примесей или дефектов проявляется их взаимодействие, ведущее к качественным изменениям свойств П. Это можно наблюдать в сильно легированных П., содержащих примеси в столь больших концентрациях Nnp, что среднее расстояние между ними, пропорциональное Nnp1/3 , становится меньше (или порядка) среднего расстояния а, на к-ром находится от примеси захваченный ею электрон или дырка. В таких условиях носитель вообще не может локализоваться на к.-л. центре, т. к. он всё время находится на сравнимом расстоянии сразу от неск. одинаковых примесей. Более того, воздействие примесей на движение электронов вообще мало, т. к. большое число носителей со знаком заряда, противоположным заряду примесных ионов, экранируют (т. е. существенно ослабляют) электрич. поле этих ионов. В результате все носители, вводимые с этими примесями, оказываются свободными даже при самых низких темп-рах.
2018-10.jpg

Ха~1, легко достигается для примесей, создающих уровни с малой энергией связи (мелкие уровни). Напр., в Ge и Si, легированных примесями элементов III или V групп, это условие выполняется уже при Nпр~1018-1019см-3, в то время как удаётся вводить эти примеси в концентрациях вплоть до Nnp ~ 1021 см-3 при плотности атомов осн. вещества ~5-1022 см-3. В П. AIVBVI практически всегда с большой концентрацией (=> 1017 1018см-3) присутствуют вакансии одного из компонентов, а энергии связи носителей с этими вакансиями малы, так что 2018-11.jpgвыполнено.

Равновесные концентрации носителей тока в полупроводниках. При отсутствии внешних воздействий (освещения, электрич. поля и т. п.) концентрации электронов и дырок в П. полностью определяются темп-рой, шириной его запрещённой зоны ДЕ, эффективными массами носителей, концентрациями и пространственным распределением примесей и дефектов, а также энергиями связи электронов и дырок с ними. Это т.н. равновесные концентрации носителей.

При самых низких темп-pax (вблизи Т=0 К) все собств. электроны П. находятся в валентной зоне и целиком заполняют её, а примесные локализованы вблизи примесей или дефектов, так что свободные носители отсутствуют. При наличии в образце доноров и акцепторов электроны с доноров могут перейти к акцепторам. Если концентрация доноров Na больше концентрации акцепторов Na, то в образце окажется Na отрицательно заряженных акцепторных ионов и столько же положительно заряженных доноров. Только Nd - Na доноров останутся нейтральными и способными с повышением темп-ры отдать свои электроны в зону проводимости. Такой образец является П. п -типа с концентрацией носителей Nd-Na. Аналогично в случае Na>Nd П. имеет проводимость р-типа. Связывание донорных электронов акцепторами наз. компенсацией примесей, а П., содержащие доноры и акцепторы в сравнимых концентрациях, - компенсированными.

С повышением темп-ры тепловое движение "выбрасывает" в зону проводимости электроны с донорных атомов и из валентной зоны (для определённости имеется в виду проводимость n-типа). Однако если энергия ионизации донора Ed<<ДЕ (что обычно имеет место), а температура не слишком высока, то первый из этих процессов оказывается доминирующим, несмотря на то, что число доноров во много раз меньше числа валентных электронов. У П. появляется заметная примесная электронная проводимость, быстро растущая с ростом температуры. Концентрация электронов в зоне проводимости при этом во много раз больше концентрации дырок в валентной зоне. В таких условиях электроны наз. основными носителями, а дырки - неосновными (в П. р-типа наоборот: основные носители - дырки, неосновные - электроны). Рост концентрации свободных носителей с темп-рой продолжается до тех пор, пока все доноры не окажутся ионизованными, после чего концентрация в широком температурном интервале остаётся почти постоянной и равной: п = = Nd-Na. Число же электронов, забрасываемых тепловым движением в зону проводимости из валентной зоны, продолжает экспоненциально нарастать и при нек-рой темп-ре становится сравнимым с концентрацией примесных электронов, а потом и во много раз большим, т. е. снова начинается быстрое возрастание с темп-рой суммарной концентрации свободных носителей. Это область собственной проводимости П., когда концентрации электронов п и дырок р практически равны: п=р=ni. Рост числа собственных носителей тока продолжается вплоть до самых высоких темп-р, и концентрация их может достигать при Т = 1000 К значений, лишь на 1-3 порядка меньших, чем концентрация электронов проводимости в хороших металлах. Темп-pa, при к-рой происходит переход от примесной к собственной проводимости, зависит от соотношения между "?<г и Д"?, а также от концентраций Na и Na. В Ge с примесью элементов V группы полная ионизация доноров происходит уже при темп-pax Т~10 К, если Nd~1013 см-3 и при Т= З0 К, если Na~ ~ 1016см-3, а переход к собственной проводимости при Т = 300 К для Nd~ ~1013 см-3 и при Т = 450 К для Nd~ ~1016 см-3 (рис. 5).

Рис. 5. Температурная зависимость концентрации п носителей тока в умеренно легированном (1) и сильно легированном (2) полупроводниках: I - область частичной ионизации примесей: II-область их полной ионизации; III - область собственной проводимости.

Определение равновесных концентраций носителей тока в П. основывается на распределении Ферми (см. Статистическая физика) электронов по энергетич. состояниям (в зонах и на примесных уровнях). Вероятность f того, что состояние с энергией E занято электроном, даётся формулой:
2018-12.jpg

Если уровень Ферми лежит в запрещённой зоне на расстоянии >kT от дна зоны проводимости и от потолка валентной зоны, то в зоне проводимости f<<1, т. е. мало электронов, а в валентной зоне 1 - f<< l, т. е. мало дырок. В этом случае принято говорить, что электроны и дырки не вырождены, в отличие от случая вырождения, когда уровень Ферми лежит внутри одной из разрешённых зон, напр., в зоне проводимости на расстоянии >>kT от её дна. Это означает, что все состояния в этой зоне от дна до уровня Ферми заполнены носителями тока с вероятностью f(E)~~1.

Положение уровня Ферми зависит от темп-ры и легирования. В объёме пространственного однородного П. оно определяется условием сохранения полного числа электронов или, иными словами, условием электронейтральности:
2018-13.jpg

Здесь Nd+ - концентрация ионизованных доноров, Na- - акцепторов, захвативших электрон.

В сильно легированных П. концентрация носителей остаётся постоянной и равной (Nd-Na) при всех темп-pax вплоть до области собственной проводимости, где они не отличаются от др. П. (кривая 2, рис. 5). При низких темп-pax носители в сильно легированных П. вырождены, и такие П. формально следовало бы отнести к плохим металлам. Они действительно обнаруживают ряд металлич. свойств, например сверхпроводимость (SrTiO3, GeTe, SnTe) при очень низких темп-рах.

Неравновесные носители тока. Важной особенностью П., определяющей многие их применения, является возможность относительно легко изменять в них концентрации носителей по сравнению с их равновесными значениями, т. е. вводить дополнительные, неравновесные (избыточные) электроны и дырки. Генерация избыточных носителей возникает под действием освещения, облучения потоком быстрых частиц, приложения сильного электрич. поля и, наконец, инжекции ("впрыскивания") через контакты с др. П. или металлом.

Фотопроводимость полупроводников - увеличение электропроводности П. под действием света; как правило, обусловлена появлением дополнит, неравновесных носителей в результате поглощения электронами квантов света с энергией, превышающей энергию их связи. Различают собственную и примесную фотопроводимости. В первом случае фотон поглощается валентным электроном, что приводит к рождению пары электрон - дырка. Очевидно, такой процесс может происходить под действием света с длиной волны, соответствующей области собственного поглощения П.: hw >~ ДE. Пары электрон - дырка могут создаваться и фотонами с энергией, несколько меньшей ДE, т. к. возможны процессы, в к-рых электрон, поглощая фотон, получает дополнит, энергию за счёт теплового движения (кристаллич. решётки или от равновесного носителя тока), напр., энергия hw достаточна для создания экситона, к-рый затем под действием теплового движения распадается на свободные электрон и дырку. Под действием существенно более длинноволнового света фотопроводимость возникает только при наличии примесей, создающих локальные уровни в запрещённой зоне, и связана с переходом электрона либо с локального уровня в зону проводимости, либо из валентной зоны на локальный уровень примеси (рождение дырки).

Явление фотопроводимости позволяет за короткое время (~мксек или ~нсек) изменять электропроводность П. в очень широких пределах, а также даёт возможность создавать высокие концентрации носителей тока в П., в к-рых из-за относительно большой ДE и отсутствия подходящих примесей не удаётся получить заметных равновесных концентраций носителей. Использование фотопроводимости П. с разными ДE и глубиной примесных уровней (Si, Те, InSb, PbS, CdS, РbТе, Ge, легированный Zn или Au и т. д.) позволяет создавать высокочувствительные приёмники света для различных областей спектра от далёкой инфракрасной до видимой (см. Инфракрасное излучение, Фотопроводимость).

Прохождение быстрых частиц через полупроводники. Значит, доля энергии частицы (~30%) при этом тратится в конечном счёте на создание электронно-дырочных пар, число к-рых, т. о., порядка отношения ДE к энергии частицы. Для частиц с энергиями от 10 кэв до 10 Мэв это отношение ~ 104-107. Явление может использоваться для счёта и измерения энергии быстрых частиц (см. Полупроводниковый детектор).

Рекомбинация. Захват свободных носителей примесями или дефектами. Рекомбинацией наз. любой процесс, приводящий к переходу электрона из зоны проводимости в валентную зону с заполнением к.-л. дырочного состояния, в результате чего происходит исчезновение электрона и дырки. Переход электрона из зоны проводимости в состояние, локализованное вблизи примеси или дефекта, наз. его захватом. Захват дырки означает переход электрона с примесного уровня в незанятое электронами состояние в валентной зоне. В условиях термодинамич. равновесия тепловая генерация носителей и ионизация доноров и акцепторов уравновешивают процессы рекомбинации и захвата, а скорости этих взаимно обратных процессов находятся как раз в таком соотношении, к-рое приводит к распределению Ферми для электронов по энергиям.

Если же в П. появляются неравновесные носители, то число актов рекомбинации и захвата возрастёт. Т. о., после прекращения внешнего воздействия рекомбинация происходит интенсивнее, чем генерация, и концентрация носителей начинает убывать, приближаясь к своему равновесному значению. Среднее время г, к-рое существуют неравновесные носители, наз. временем их жизни. Оно обратно пропорционально быстроте рекомбинации или захвата примесями. Время жизни т носителей в П. варьируется от 10-3сек до 10-10 сек. Даже в одном и том же П. в зависимости от темп-ры, содержания примесей или дефектов, концентрации неравновесных носителей значения т. могут изменяться на несколько порядков.

Рекомбинация и захват всегда означают переход носителя на более низкие уровни энергии (в валентную зону или запрещённую). Различные механизмы рекомбинации отличаются друг от друга тем, куда и каким образом передаётся выделяемая при таком переходе энергия. В частности, она может излучаться в виде кванта света. Такая излучатель-ная рекомбинация наблюдается в любом П. Полное число актов излучательной рекомбинации в сек пропорционально произведению п*р и при небольших концентрациях носителей этот механизм рекомбинации мало эффективен. Однако при больших концентрациях (~1017 см-3) нек-рые П. становятся эффективными источниками света (рекомбинационное излучение) в узком диапазоне длин волн, близких к Хмакс. Ширина спектра ~kT, обусловленная различием энергии рекомбинирующих носителей, гораздо меньше средней энергии фотонов. Используя разные П., можно создавать источники света почти любой длины волны в видимой и близкой инфракрасной областях спектра. Так, напр., меняя в сплаве GaAs-GaP содержание GaP от 0 до 100% , удаётся перекрыть видимый спектр от красной до зелёной областей включительно.

Если концентрация неравновесных носителей столь высока, что наступает их вырождение, т. е. вероятность заполнения носителем каждого состояния вблизи края соответствующей зоны больше ½, то возможно образование инверсной заселённости уровней, когда вышележащие по энергии уровни (у дна зоны проводимости) в большей степени заполнены электронами, чем нижележащие (у верхнего края валентной зоны). Тогда вынужденное излучение фотонов превосходит их поглощение, что может привести к усилению и генерации света. Таков принцип действия полупроводникового лазера.

При безызлучательной рекомбинации выделяемая энергия в конечном счёте превращается в тепловую энергию кристалла. Наиболее важным её
механизмом при невысоких концентрациях носителей является рекомбинация через промежуточные состояния в запрещённой зоне, локализованные около примесей или дефектов. Сначала один из носителей захватывается примесью (изменяя её заряд на 1), а затем та же примесь захватывает носитель с зарядом противоположного знака. В результате оба захваченных носителя исчезают, а примесный центр возвращается в первоначальное состояние. Если концентрация неравновесных носителей мала по сравнению с равновесной концентрацией основных носителей, время жизни определяется быстротой захвата неосновных носителей (дырок в П. n-типа, электронов в П. р-типа), поскольку их значительно меньше, чем основных, и время попадания одного из них на примесный центр является наиболее длительной частью процесса рекомбинации. Роль центров рекомбинации могут играть многие примеси (напр., Сu в Ge) и дефекты, имеющие уровни, расположенные глубоко в запрещённой зоне и эффективно захватывающие в одном зарядовом состоянии электроны из зоны проводимости, а в другом - дырки из валентной зоны. Далеко не все примеси и дефекты обладают этим свойством. Нек-рые могут эффективно захватывать лишь один носитель и при не слишком низкой темп-ре раньше выбрасывают его обратно в зону, из к-рой он был захвачен, чем захватывают носитель противоположного заряда. Это т. н. центры прилипания, или ловушки. Они могут существенно удлинять время жизни неравновесных носителей, т. к. если, напр., все неравновесные неосновные носители захвачены ловушками, то избыточным основным носителям не с чем рекомбинировать и др. примеси - центры рекомбинации оказываются неэффективными.

Поверхностная рекомбинация имеет тот же механизм, что и рекомбинация на примесях, но центры, через к-рые идёт рекомбинация, связаны не с примесями, а с поверхностью кристалла. Из др. механизмов безызлучательной рекомбинации следует упомянуть процесс, когда электрон и дырка, рекомбинируя, отдают выделяемую энергию ~ДE третьему носителю (О же рекомбинация). Этот процесс заметен лишь при очень больших концентрациях свободных носителей, т. к. для него требуется столкновение трёх носителей, т. е. их одновременное попадание в область размером порядка элементарной ячейки кристалла.

Электропроводность полупроводников. Электрич. поле, в к-рое помещён П., вызывает направленное движение носителей (д р е й ф), обусловливающее протекание тока в П. Основным для круга вопросов, связанных с прохождением электрич. тока в П., является понятие подвижности носителей ц, определяемое, как отношение средней скорости направленного их движения (скорости дрейфа), вызванного электрич. полем vд, к напряжённости Е этого поля:
2018-14.jpg

Подвижности разных типов носителей в одном и том же П. различны, а в анизотропных П. различны и подвижности каждого типа носителей для разных направлений поля. Дрейфовая скорость, возникающая в электрич. поле, добавляется к скорости теплового хаотич. движения, не дающего вклада в ток. Тот факт, что при заданном поле носитель имеет постоянную дрейфовую скорость vд, а не ускоряется неограниченно, связан с наличием процессов торможения - рассеяния. В идеальном кристалле даже в отсутствие поля каждый носитель имел бы определённую и неизменную как по величине, так и по направлению скорость vд. Однако реальный кристалл содержит примеси и различные дефекты структуры, сталкиваясь с к-рыми носитель каждый раз меняет направление скорости - рассеивается, так что движение его становится хаотическим. Под действием поля носитель эффективно ускоряется только до момента очередного столкновения, а затем, рассеиваясь, теряет направленность своего движения и энергию, после чего ускорение в направлении поля Е начинается заново до след, столкновения. Т. о., средняя скорость его направленного движения набирается только за интервал времени Дt между 2 последовательными столкновениями (время свободного пробега) и равна: vд = eEДt/m, откуда:
2018-15.jpg

Процессы рассеяния носителей тока разнообразны. Наиболее общим для всех веществ является рассеяние на колебаниях кристаллической решётки (фононах), к-рые вызывают смещения атомов кристалла из их положений равновесия в решётке и тем самым также нарушают её упорядоченность. Испуская или поглощая фононы, носитель изменяет свой квазиимпулъс, а следовательно, и скорость, т. е. рассеивается. Средняя частота столкновений 1/Дt зависит как от природы кристалла, интенсивности и характера его колебаний и содержания в нём примесей и дефектов, так и от энергии носителей. Поэтому ц зависит от темп-ры. При темп-pax Т ~ 300 К определяющим, как правило, является рассеяние на фононах. Однако с понижением темп-ры вероятность этого процесса падает, т. к. уменьшается интенсивность тепловых колебаний решётки, а кроме того, малая тепловая энергия самих носителей позволяет им испускать не любые возможные в данном кристалле фононы, а лишь небольшую часть из них, имеющих достаточно малые энергии (частоты). В таких условиях для не очень чистых кристаллов преобладающим становится рассеяние на заряженных примесях или дефектах, вероятность к-рого, наоборот, растёт с понижением энергии носителей. В сильно легированных П. существенную роль может играть, по-видимому, рассеяние носителей тока друг на друге. В разных П. ц варьируется в широких пределах (от 105 до 10-3 см2/сек и меньше при Т=300 К). Высокие подвижности (105 --102 см /сек), большие, чем в хороших металлах, характерны для П. первых 3 групп (см. выше). Так, при Т = 300 К в Ge для электронов м3 = 4*103см2/сек, для дырок мд=2*103 см2/сек, в InSb мд = = 7*104 см2/сек, мд = 103 см2/сек. Эти значения д соответствуют Дt~ 10-12 -10-13 сек. Соответствующие длины свободного пробега l = vДt (v - скорость теплового движения) в сотни или тысячи раз превышают межатомные расстояния в кристалле.

Представления о свободном движении носителей, лишь изредка прерываемом актами рассеяния, применимы, однако, лишь к П. с не слишком малым м (м>~~>1 см2/сек). Для меньшей подвижности l становится меньше размеров элементарной ячейки кристалла (~10-8см) и теряет смысл, т. к. само понятие "свободного" движения носителей в кристалле связано с переходом их из одной ячейки в другую (внутри каждой ячейки электрон движется, как в атоме или молекуле). Столь малые значения м характерны для многих хим. соединений переходных и редкоземельных металлов с элементами VI группы периодич. системы элементов и для большинства полупроводников органических. Причиной является, по-видимому, сильное взаимодействие носителей с локальными деформациями кристаллич. решётки, проявляющееся в том, что носитель, локализованный в к.-л. элементарной ячейке, сильно взаимодействуя с образующими её и соседние ячейки атомами, смещает их из тех положений, к-рые они занимают, когда носителя нет. Энергия носителя в такой деформированной ячейке (поляроне) оказывается ниже, чем в соседних недеформированных, и переход его в соседнюю ячейку требует затраты энергии, к-рую он может получить от к.-л. тепловой флуктуации. После перехода покинутая носителем ячейка возвращается в недеформированное состояние, а деформируется та, в к-рую он перешёл. Поэтому след. его переход в 3-ю ячейку снова потребует энергии активации и т. д. Такой механизм движения наз. прыжковым, в отличие от рассмотренного выше зонного, связанного со свободным движением носителей в разрешённых зонах и не требующего затраты энергии на переход из ячейки в ячейку. При прыжковом механизме не имеют смысла такие представления зонной теории твёрдого тела, как квазиимпульс, эффективная масса, время и длина свободного пробега, но понятия средней скорости дрейфа под действием поля и подвижности остаются в силе, хотя уже не описываются формулой (12).

Прыжковый механизм электропроводности характерен для многих аморфных и жидких полупроводников. Носители с энергиями в области псевдозапрещённой зоны переходят от состояния локализованного вблизи одной флуктуации к другой путём таких активированных перескоков (т. к. энергии состояний вблизи разных флуктуации различны, поскольку сами флуктуации случайны и по расположению и по величине). В П. с высокой подвижностью иногда при низких темп-pax также наблюдается прыжковая проводимость (если подавляющее большинство носителей локализовано на примесях, они могут перескакивать с примеси на примесь). Явления переноса в П. с малой подвижностью пока поняты в меньшей мере, чем для П. с зонным механизмом проводимости.

Диффузия носителей. С понятием подвижности связано понятие коэф. диффузии D носителей, хаотичность движения к-рых в отсутствие поля создаёт тенденцию к равномерному распределению их в объёме П., т. е. к выравниванию их концентрации. Если в образце П. есть области повышенной и пониженной концентраций, то в нём возникает "перетекание" носителей, т. к. число частиц, уходящих из любой области в результате хаотич. движения, пропорционально числу частиц, находящихся в ней, а число приходящих - пропорционально числу частиц в соседних с ней областях. Диффузионные потоки jд, выравнивающие концентрации п, пропорциональны интенсивности теплового движения и перепаду концентраций и направлены в сторону её уменьшения:
2018-16.jpg

Это равенство определяет понятие коэф. диффузии D, к-рый связан с подвижностью м. универсальным (если носители тока не вырождены) соотношением Эйнштейна:
2018-17.jpg

к-рое, в частности, отражает связь диффузии с интенсивностью теплового движения.

Для неравновесных носителей важной характеристикой является длина диффузии lд - путь, к-рый они успевают пройти диффузионным образом за время своей жизни t.:
2018-18.jpg

Величина lд может быть различной, достигая в чистых П. с большой подвижностью 0,1 см (Ge при 300К).

Гальваномагнитные явления в полупроводниках (явления, связанные с влиянием магнитного поля на прохождение тока в П.). Магнитное поле Н, перпендикулярное электрическому Е, отклоняет дрейфующие носители в поперечном направлении и они накапливаются на боковом торце образца, так что создаваемое ими поперечное электрич. поле компенсирует отклоняющее действие магнитного поля (см. Холла эффект). Отношение этого наведённого поперечного поля к произведению плотности тока на магнитное поле (постоянная Холла)в простейшем случае носителей одного типа с изотропной эффективной массой и независящим от энергии временем свободного пробега равно: l/пес, т. е. непосредственно определяет концентрацию п носителей. Магнетосопротивление в этом случае отсутствует, т. к. эдс Холла компенсирует полностью Лоренца силу.

В П. гальваномагнитные явления значительно сложнее, чем в металлах, т. к. П. содержат 2 типа носителей (или больше, напр., тяжёлые и лёгкие дырки и электроны), времена их свободного пробега существенно зависят от энергии, а эффективные массы анизотропны. Магнитное поле отклоняет электроны и дырки в одну сторону (т. к. дрейфуют они в противоположные стороны). Поэтому их заряды и наведённое поле частично компенсируются в меру отношения их концентраций и подвижностей. Если время релаксации зависит от энергии, то дрейфовая скорость и вклад в полный ток носителей разных энергий неодинаковы. Действия магнитного и наведённого поперечного электрич. полей компенсируются только в среднем, но не для каждого носителя, т. к. сила Лоренца пропорциональна скорости, а электрич. сила от неё не зависит, т. е. закручивающее действие магнитного поля как бы уменьшает длину свободного пробега более быстро дрейфующих частиц и тем самым уменьшает ток. Из-за анизотропии эффективных масс носители движутся в направлении поля и вся картина отклонения их магнитным полем меняется.

Изучение гальваномагнитных эффектов в П. даёт обширную информацию о концентрациях носителей, о структуре энергетич. зон П. и характере процессов рассеяния.

Термоэлектрические явления в полупроводниках. Возможности использования термоэлектрических явлений в П. перспективны для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а также для охлаждения. Полупроводниковые термоэлементы позволяют получать кпд преобразования ~10% или охлаждение до 230К. Причиной больших (на неск. порядков больших, чем в металлах) величин термоэдс и коэф. Пельтье (см. Пельтье эффект) в П. является относительная малость концентрации носителей. Электрон, переходя со дна зоны проводимости & с на уровень Ферми EF металла, находящегося в контакте с данным П., выделяет энергию (теплоту Пельтье) П = Ес - ЕFили поглощает её при обратном переходе. С термодинамич. точки зрения ЕF есть химический потенциал электронов и поэтому он должен быть одинаков по обе стороны контакта. В П. в области примесной проводимости величина П = Ес - ЕF определяется условием: n = Nd - Na. При не слишком высокой концентрации примесей она оказывается большой (П = Е0 - ЕF >> kT) и относительно быстро возрастающей с ростом темп-ры, что обеспечивает большие значения П и термоэдс а, связанной с П соотношением: П = аТ.

В металлах ЕF лежит глубоко в разрешённой зоне и из-за очень сильного вырождения в переносе тока принимают участие лишь электроны с энергиями очень близкими к ЕF. Среднее изменение энергии электрона при прохождении контакта двух металлов оказывается поэтому очень малым: П ~ kT.

Контактные явления, р - n-переход. Контакты П. с металлом или с др. П. обладают иногда выпрямляющими свойствами, т. е. значительно эффективнее пропускают ток в одном направлении, чем в обратном. Это происходит потому, что в приконтактной области изменяется концентрация или даже тип носителей тока, т. е. образуется пространственный заряд, обеспечивающий контактную разность потенциалов, необходимую для выравнивания (в состоянии равновесия) уровней Ферми по обе стороны контакта. В отличие от металлов, в П. эта область оказывается достаточно широкой, чтобы при малой концентрации носителей обеспечить нужный перепад потенциала. Если знак контактной разности потенциалов таков, что концентрация носителей в приконтактной области становится меньшей, чем в объёме П., то приконтактный слой определяет электросопротивление всей системы. Внешняя разность потенциалов дополнительно уменьшает число носителей в приконтактной области, если она добавляется к контактной разности потенциалов или, наоборот, увеличивает их концентрацию, если знак её противоположен. Т. о., сопротивление контакта для токов в прямом и обратном направлениях оказывается существенно разным, что и обеспечивает выпрямляющие свойства контакта (барьер Ш о т к и).

Такие контакты явились первыми полупроводниковыми приборами (выпрямители, детекторы), однако развитие полупроводниковой электроники началось лишь после того, как были созданы р - n-переходы (см. Электронно-дырочный переход) - контакты областей П. с разным типом проводимости внутри единого полупроводникового кристалла. Контактная разность потенциалов в этом случае близка к Ширине запрещённой зоны, т. к. ЕF в га-области лежит вблизи дна зоны проводимости Еc, а в р-области - вблизи валентной зоны ЕV. Уменьшающая её внешняя разность потенциалов вызывает диффузионные потоки электронов в р-область и дырок в n-область (инжекцию неосновных носителей тока). В обратном направлении р - n-переход практически не пропускает ток, т. к. оба типа носителей оттягиваются от области перехода. В П. с большой длиной диффузии, таких, как Ge и Si, инжектированные одним р - n-переходом неравновесные носители могут достигать другого, близко расположенного р - n-перехода, и существенно определять ток через него. Ток через р - n-переход можно изменять, создавая вблизи него неравновесные носители к.-л. др. способом, напр/ освещением. Первая из этих возможностей управления током р - n-перехода (ннжекция) является физ. основой действия транзистора, а вторая (фотоэдс) - солнечных батарей.

Горячие носители. Нелинейные явления в полупроводниках. Относительная малость концентрации свободных носителей и их средней энергии в П. (по сравнению с металлами), а также большие длины свободного пробега приводят к тому, что не только концентрации, но и распределение по энергиям носителей тока в соответствующей зоне сравнительно легко и в широких пределах можно изменять различными внешними воздействиями. Вместе с энергией носителей меняются и др. их характеристики (эффективная масса, время свободного пробега, подвижность и т. п.).

Наиболее важно воздействие сильных электрич. полей, к-рые способны изменять распределение носителей по энергиям и их концентрации. Для этого часто бывают достаточны поля ~ 100-1000 в/см, а иногда ещё меньше (см. ниже). Рассеиваясь на примесях и полностью утрачивая при этом направленность своего движения по полю, электрон вообще не отдаёт энергию, а при испускании фононов отдаёт лишь малую её долю б << 1. Поэтому, когда энергия, набираемая носителем за счёт ускорения его полем Е на длине свободного пробега l, равная еЕl, становится столь большой, что беЕl > kT, то электрон уже не способен полностью отдать её на возбуждение колебаний решётки и его средняя энергия начинает возрастать. Существенно, что из-за хаотич. изменения скорости при рассеянии возрастает именно энергия хаотич. движения, а скорость направленного движения остаётся по-Прежнему относительно малой (горячие носители). Более того, из-за возрастания числа столкновений с фононами, с ростом энергии носителей увеличение vд с дальнейшим ростом поля может замедлиться, а потом и вообще прекратиться. В результате, разогрев полем носителей тока приводит к отклонениям от закона Ома, причём характер этих отклонений весьма различен для разных П. и даже для одного и того же П. в зависимости от темп-ры, присутствия к.-л. специфич. примесей, наличия магнитного поля и т. п. (рис. 6). П. с нелинейными характеристиками находят широкое применение в различных приборах полупроводниковой электроники.

Если в нек-рой области полей дрейфовая скорость убывает с ростом поля Е, то равномерное распределение тока по образцу при полях, больших нек-рого критического, оказывается неустойчивым и вместо него спонтанно возникают движущиеся в направлении тока области (домены), в к-рых поле во много раз больше, чем в остальной части образца, а концентрация носителей также сильно отличается от её среднего по образцу значения.

Рис. 6. Различные типы нелинейных зависимостей плотности тока j = еnvд от напряжённости электрического поля Е в полупроводниках; а - насыщающаяся; б - N-образная; в - S-образная.

Прохождение доменов сопровождается сильными периодич. осцилляциями тока. П. в таких условиях является генератором электрич. колебаний, иногда весьма высокочастотных (~1011 гц). Это явление, связанное с N-образной характеристикой П. (рис. 6,6), паз. Тонна эффектом, и наблюдается в GaAs гг-типа и нек-рых соединениях типа AIIIBV. Оно объясняется тем, что электроны, находившиеся в Г-минимуме зоны проводимости, где их эффективная масса мала, под действием поля набирают энергию, достаточно большую (~0,35 эв) для перехода в Д-минимум, где эффективная масса значительно больше, в результате чего их дрейфовая скорость уменьшается.

В П., обладающих пьезоэлектрич. свойствами (AlllBV, AlllBVl, Те), где упругие волны в кристаллич. решётке сопровождаются возникновением электрич. поля, увеличивающим их взаимодействие с носителями, аналогичные нелинейные эффекты возникают также из-за отклонения от равновесного распределения фононов. В этих веществах поток носителей становится интенсивным излучателем упругих волн, когда дрейфовая скорость носителей превышает скорость звука. Электрический потенциал упругой волны достаточно большой амплитуды захватывает носители, т. е. заставляет их собираться в областях минимума этого потенциала, так что они движутся вместе с волной. Если дрейфовая скорость сгустка носителей превышает скорость волны, то волна тормозит их своим полем, отбирая у них энергию, и поэтому усиливается сама. В результате, достигнув скорости звука, дрейфовая скорость перестаёт нарастать с ростом поля, а все дальнейшие затраты энергии внешнего поля идут на усиление упругих волн. В таком режиме пьезополупроводники используются для усиления и генерации ультразвука.

Отклонения от закона Ома, включая и характеристики, показанные на рис. 6, могут быть вызваны не только нелинейной зависимостью vд от Е, но и изменением концентрации носителей под действием электрич. поля, напр. из-за изменения скорости захвата носителей к.-л. примесями в условиях разогрева полем. Самым распространённым механизмом изменения концентрации носителей в сильном поле является ударная ионизация, когда горячие носители, набравшие энергию большую, чем ширина запрещённой зоны П., сталкиваясь с электронами валентной зоны, выбрасывают их в зону проводимости, создавая тем самым новые электронно-дырочные пары.

В достаточно сильном поле рождённые в результате ударной ионизации неравновесные носители могут за время своей жизни также создать новые пары, и тогда процесс нарастания концентрации носителей принимает лавинообразный характер, т. е. происходит пробой. В отличие от пробоя диэлектриков, пробой П. не сопровождается разрушением кристалла, т. к. пробивные поля для П. с шириной запрещённой зоны ДЕ~1-1,5 эв относительно невелики (<~105 в/см, а в InSb <~ <~250 в/см). Специфичный для П. пробой, связанный с ударной ионизацией примесей, имеющих малую энергию ионизации, при низких темп-pax происходит в полях ~ 1-10 в/см.

Электрич. поле может и непосредственно переводить валентный электрон в зону проводимости, т. е. рождать электронно-дырочные пары. Этот эффект имеет квантовомеханич. природу и связан с "просачиванием" электрона под действием внешнего поля через запрещённую зону (см. Туннельный эффект). Он наблюдается обычно лишь в весьма сильных полях, тем больших, чем шире запрещённая зона. Такие поля, однако, реализуются во многих полупроводниковых приборах; в ряде случаев туннельный эффект определяет характеристики этих приборов (см. Туннельный диод).

Экспериментальные методы исследования полупроводников (наиболее распространённые). Ширина запрещённой зоны ДЕ, так же как и положение более высоких разрешённых зон, могут быть определены из спектров собственного поглощения или отражения света. Оптич. методы особенно эффективны в сочетании с воздействиями электрич. поля, деформацией кристалла и др. (модуляционные методы). Минимальная ширина запрещённой зоны определяется также и по температурной зависимости собственной проводимости или по положению красной границы собственной фотопроводимости. Наиболее полные и точные сведения об эффективных массах дают исследования циклотронного резонанса и магнитооптических явлений (см. Магнитооптика). Для П., в к-рых эти методы не удаётся использовать, напр. из-за малой подвижности носителей, оценить массу и плотности состояний можно по величине термоэдс. В нек-рых случаях эффективны исследования гальваномагнитных явлений в сильных магнитных полях, особенно в вырожденных П., где наблюдаются различные квантовые осцилляции типа Шубникова - Де Хааза эффекта. Осн. методом измерения концентрации носителей и определения их знака в случае примесной проводимости является эффект Холла. Знак носителей может быть установлен и по направлению термоэдс. В сочетании с измерениями проводимости эффект Холла позволяет оценить и подвижность носителей. Положение примесных уровней в запрещённой зоне определяют по красной границе фотопроводимости или чаще по температурной зависимости примесной проводимости. Фотопроводимость, а также инжекция с контактов используются для определения времени жизни и длины диффузии неравновесных носителей.

Л. В. Келдыш.

Историческая справка. Хотя П. как особый класс материалов были известны ещё к кон. 19 в., только развитие квантовой теории позволило понять особенности диэлектриков, П. и металлов (Уилсон, США, 1931). Задолго до этого были обнаружены такие важные свойства П., как выпрямление тока на контакте металл -П., фотопроводимость и др. и построены первые приборы на их основе. О. В. Лосев доказал возможность использования полупроводниковых контактов для усиления и генерации колебаний - кристаллические детекторы. Однако в последующие годы кристаллич. детекторы были вытеснены электронными лампами и лишь в нач. 50-х гг. с открытием транзисторного эффекта (Бардин, Браттейн, Шокли, США, 1948) началось широкое использование П. (гл. обр. Ge и Si) в радиоэлектронике (см. Полупроводниковая электроника). Одновременно началось интенсивное изучение физики П., чему способствовали успехи, достигнутые в технологии очистки кристаллов и их легирования. Интерес к оптич. свойствам П. возрос в связи с открытием вынужденного излучения в GaAs (Д.Н. Наследов, А. А. Рогачёв, С. М. Рывкин, Б. В. Царенков, СССР, 1962), что привело к созданию полупроводниковых лазеров в начале на р-п-персходе [Холл (США) и Б. М. Вул, А. П. Шотов и др. (СССР)], а затем на гетеропереходах (Ж. И. Алфёров и др.).

Широкие исследования П. в СССР были начаты ещё в кон. 20-х гг. под рук. А. Ф. Иоффе в Физико-техническом институте АН СССР. Многие из основных теоретич. понятий физики П. впервые сформулировали Я. И. Френкель, И. Е. Тамм, Б. И. Давыдов, Е. Ф. Гросс, В. А. Жузе, В. Е. Лашкарев, В. М. Тучкевич и др. Они же внесли значит, вклад в изучение П. и их технич. применение.

Лит.: Иоффе А. Ф., физика полупроводников, М.- Л., 1957; Шок ли В., Теория электронных полупроводников, пер. с англ., М., 1953; Смит Р., Полупроводники, пер. с англ., М., 1962; Полупроводники. Сб. ст., под ред. Н. Б. Хеннея, пер. с англ., М., 1962; Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников, М. - Л., 1962; Б л а т т Ф., Физика электронной проводимости в твердых телах, пер. с англ., М., 1971; Стильбанс Л. С., физика полупроводников, М., 1967; П и к у с Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965; Гутман ф., Лаионс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970; Остин И., Илуэлл Д., Магнитные полупроводники, "Успехи физических наук", 1972, т. 106, в. 2; Алексеев А. А., Андреев А. А., Прохоренко В, Я., Электрические свойства жидких металлов и полупроводников, там же т. 106, в. 3.

ПОЛУПРОВОДНИКИ АМОРФНЫЕ, вещества в твёрдом аморфном состоянии, обладающие свойствами полупроводников (см. Аморфное состояние). П. а. разделяют на 3 группы: ковалентные (аморфные Ge и Si, InSb, GaAs и др.), халькоге-яидные стёкла (напр., As31Ge30Se21Te18), оксидные стёкла (напр., V2O5 - P2O5) и диэлектрич. плёнки (SiOх, A12O3, Si3N4 и др.).

Энергетич. спектр П. а. отличается от кристаллич. П. наличием "хвостов" плотности электронных состояний, проникающих в запрещённую зону. По одной из теорий, П. а. следует рассматривать как сильно легированный и сильно компенсированный полупроводник, у к-рого "дно" зоны проводимости и "потолок" валентной зоны флуктуируют, причём это - крупномасштабные флуктуации порядка ширины запрещённой зоны. Электроны в зоне проводимости (и дырки в валентной зоне) разбиваются на систему "капель", расположенных в ямах потенциального рельефа и разделённых высокими барьерами. Электропроводность в П. а. при очень низких температурах осуществляется посредством подбарьерного туннелирования электронов между ямами аналогично прыжковой проводимости. При более высоких темп-pax электропроводность обусловлена тепловым "забросом" носителей на высокие энергетич. уровни.

П. а. имеют различные практич. применения. Халькогенидные стёкла благодаря прозрачности для инфракрасного излучения, высокому сопротивлению и высокой фоточувствительности применяются в передающих телевизионных трубках, а также для записи голограмм (см. Голография). Диэлектрические плёнки применяются также в структурах МДП (металл - диэлектрик - полупроводник).

В системах металл - плёнка П. а. - металл при достаточно высоком напряжении (выше порогового) возможен быстрый (~10-10 сек) переход (переключение) П. а. из высокоомного состояния в низкоомное. В частности, существует переключение с "памятью", когда высокопроводящее состояние сохраняется и после снятия напряжения (память "стирается" обычно сильным и коротким импульсом тока). Низкоомное состояние в системах с памятью связано с частичной кристаллизацией П. а.

Лит.: Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., М., 1974.

В. М. Любим, В. Б. Сандомирский.

ПОЛУПРОВОДНИКИ ОРГАНИЧЕСКИЕ, твёрдые органические вещества, к-рые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимости (см. Полупроводники). П. о. характеризуются наличием в молекулах системы сопряжения (см. Валентность). Носители тока в П. о. образуются в результате возбуждения л-электронов, делокализованных по системе сопряжённых связей. Энергия активации, необходимая для образования носителей тока в П. о., снижается по мере увеличения числа сопряжений в молекуле и в полимерах может быть порядка тепловой энергии.

К П. о. относятся органические красители (напр., метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты (хлорофилл, р-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион-радикальные соли. П. о. существуют в виде монокристаллов, поликристаллическнх или аморфных порошков и плёнок. Величины удельного сопротивления р при комнатной темп-ре у П. о. лежат в диапазоне от 1018 ом*см (нафталин, антрацен) до 10-2 ом*см (ион-радикальные соли, см. рис.). Наиболее проводящими П. о. являются ион-радикальные соли, на основе анион-радикала тетрацианхинодиметана. Они обнаруживают электропроводность металлич. характера. У П. о. с низкой электропроводностью наблюдается явление фотопроводимости.

Удельное электросопротивление р и энергия активации UA электропроводности органических и неорганических полупроводников,

П. о. обладают особенностями, к-рые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием: 1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, к-рое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов; 2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул; 3) зоны проводимости узки (~0,1 эв), подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см2/в*сек); 4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм. В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптич. и электрич. свойств и позволяет рассматривать этот класс П. о. как квазиодномерные системы.

П. о. находят применение в качестве светочувствительных материалов (напр., для процессов записи информации), в микроэлектронике, для изготовления различного рода датчиков. Исследование П. о. важно для понимания процессов преобразования и переноса энергии в сложных физико-химич. системах и в особенности в биологич. тканях. С П. о., в частности с ион-радикальными солями, связана перспектива создания сверхпроводников с высокой критической темп-рой.

Лит.: Органические полупроводники, 2 изд., М., 1968; Богуславский Л. И., Ванников А. В., Органические полупроводники и биополимеры, М., 1968; Гутман Ф., Лаионс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970.

Л. Д. Розенштейн, Е. Л. Франкевич.

ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, отрасль электроники, занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием- гл. обо. в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами П. э. связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50-70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислит, технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космич. пространства, в быт и т. д.

Краткая историческая справка. Осн. вехи развития П. э.- открытие фотоэффекта в селене (У. Смит, США, 1873), открытие односторонней проводимости контакта металла с полупроводником (К. Ф. Браун, 1874), использование кристаллич. полупроводников, напр. галенита (PbS), в качестве детекторов для демодуляции радиотелеграфных и радиотелефонных сигналов (1900-05), создание меднозакисных (купроксных) и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920-26), использование кристаллич. детекторов для усиления и генерирования колебаний (О. В. Лосев, 1922), изобретение транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948), создание планарной технологии (1959), появление интегральной электроники и переход к микроминиатюризации электронного оборудования (1959-61). Большой вклад в создание П. э. внесли сов. учёные - физики и инженеры (А. Ф. Иоффе, Н. П. Сажин, Я. И. Френкель, Б. М. Вул, В. М. Тучкевич, Г. Б. Абдулаев, Ж. И. Алфёров, К. А. Валиев, Ю.П. Докучаев, Л. В. Келдыш, С. Г. Калашников, В. Г. Колесников, А. В. Красилов, В. Е. Лашкарёв, Я. А. Федотов и мн. др.).

Физические основы П. э. Развитие П. э. стало возможным благодаря фундаментальным научным достижениям в области квантовой механики, физики твёрдого тела и физики полупроводников.

В основе работы полупроводниковых (ПП) электронных приборов и устройств лежат следующие важнейшие свойства полупроводников и электронные процессы в них: одновременное существование носителей заряда двух знаков (отрицательных - электронов проводимости и положительных - дырок); сильная зависимость величины и типа электропроводности от концентрации и типа примесных атомов; высокая чувствительность к воздействию света и тепла, чувствительность к действию магнитного поля и механич. напряжений; эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода (р - n-перехода) или Шотки барьера, нелинейность вольтамперных характеристик таких слоев, введение (инжекция) неосновных носителей, нелинейная ёмкость р - n-перехода; туннельный переход носителей сквозь потенциальный барьер (см. Туннельный эффект), лавинное размножение носителей в сильных электрич. полях; переход носителей из одного минимума энергетич. зоны в другой с изменением их эффективной массы и подвижности и др.

Один из эффектов, наиболее широко используемых в П. э., - возникновение р - га-перехода на границе областей полупроводника с различными типами проводимости (электронной - в га-области, дырочной - в р-области); его осн. свойства - сильная зависимость тока от полярности напряжения, приложенного к переходу (ток в одном направлении может в 10s раз и более превышать ток в др. направлении), и способность к ин-жекции дырок в га-область (или электронов в р-область) при включении напряжения в направлении пропускания тока через р-n-переход. Свойства, близкие к свойствам р-n-перехода, имеет барьер Шотки, обладающий вентильными свойствами (односторонней проводимостью), но не обладающий способностью к ин-жекции. И р-n-переход, и барьер Шотки обладают электрич. ёмкостью, изменяющейся по нелинейному закону с изменением напряжения. При превышении внешним обратным напряжением определённой величины в них развиваются явления пробоя. Сочетание двух р-п-переходов, расположенных близко в одном кристалле полупроводника, даёт транзисторный эффект: эффект управления током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. Три р-n-перехода в одном кристалле, разделяющие четыре области попеременно электронной и дырочной проводимости, образуют тиристор. Решающее значение для П. э. имеет транзисторный эффект: именно на его основе работают ПП приборы основного типа - транзисторы, к-рые определили коренные изменения в радиоэлектронной аппаратуре и ЭВМ и обеспечили широкое применение систем автоматического управления в технике.

К физ. явлениям, к-рые в нач. 70-х гг. 20 в. стали использовать в П. э., относится и акустоэлектрический эффект в диэлектрич. и ПП материалах. На основе этого эффекта оказалось возможным создавать усилители электрич. колебаний, активные электрич. фильтры, линии задержки с усилением сигнала, что привело к появлению нового направления П. э.-акустоэлектроники.

Одна из наиболее общих черт развития П. э.- тенденция к интеграции самых различных физ. эффектов в одном кристалле. П. э. начинает смыкаться с электроникой диэлектрич. материалов (см. Диэлектрическая электроника), магнитных материалов и т. д., превращаясь постепенно в электронику твёрдого тела в самом широком смысле этого слова.

ПП технология. Гл. технологич. задачи П. э. - получение полупроводниковых материалов (в основном монокристаллических) с требуемыми свойствами, реализация сложных ПП структур (прежде всего р-га-переходов)и разработка методов изготовления полупроводниковых приборов, в к-рых ПП слои сочетаются с диэлектрическими и металлическими. Образование р -- п-переходов сводится к введению в полупроводник необходимого количества нужных примесей в строго определённых областях. В наст, время (1975) распространены 3 способа получения р-п-переходов: сплавление, диффузия и ионное внедрение (имплантация).

При сплавлении на поверхность пластины из полупроводника, обладающего одним типом проводимости (напр., на n-Ge, богатый донорами), помещают кусочек металла, проникновение атомов к-рого в полупроводник способно придавать ему проводимость др. типа (напр., кусочек In, атомы к-рого служат в Ge акцепторами), и нагревают пластину. Т. к. темп-pa плавления In значительно ниже темп-ры плавления Ge, то In расплавляется, когда Ge ещё остаётся в твёрдом, кристаллич. состоянии. Ge растворяется в капельке расплавленного In до насыщения. При последующем охлаждении растворённый Ge начинает выделяться из расплава и кристаллизоваться вновь, восстанавливая растворившуюся часть кристалла. В процессе кристаллизации атомы Ge захватывают с собой атомы In. Образовавшийся слой Ge оказывается обогащённым In и приобретает проводимость дырочного типа. Т. о., на границе этого слоя и нерастворившейся части кристалла Ge образуется р - га-переход.

При диффузии, напр., из газовой фазы пластина полупроводника, обладающего, скажем, электронной проводимостью, помещается в пары вещества, придающего полупроводнику дырочный характер проводимости и находящегося при темп-ре на 10-30% ниже температуры плавления полупроводника. Атомы вещества-диффузанта, совершая хаотическое тепловое движение, бомбардируют открытую поверхность полупроводника и проникают в глубь его объёма. Макс. концентрация их создаётся в приповерхностном слое. Этот слой приобретает дырочную проводимость. По мере удаления от поверхности концентрация акцепторов падает и в нек-ром сечении становится равной концентрации доноров. Это сечение будет соответствовать положению р-га-перехода. В слоях, расположенных более глубоко, преобладают доноры, и полупроводник остаётся электронным. Распространены также и др. методы диффузии: диффузия из тонких слоев диффузанта, нанесённых непосредственно на поверхность полупроводника, из стекловидных слоев, содержащих диффузант, в потоке инертного газа, смешанного с парами диффузанта, и т. д. В качестве диффузанта могут использоваться не только чистые доноры или акцепторы, но и их соединения. Метод диффузии - осн. метод получения р - n-переходов.

Ионное внедрение является одним из способов получения р-п-переходов, дополняющим и частично заменяющим диффузию (рис. 1).

Исключительно важную роль в развитии П. э. сыграло появление и быстрое распространение планарной технологии. Большое значение планарной технологии определяется тем, что она обеспечила: широкий переход к групповому методу изготовления ПП приборов (одновременно на одной ПП пластине изготовляется неск. тысяч приборов); существ. повышение точности и воспроизводимости конфигурации элементов приборов и связанное с этим повышение воспроизводимости электрич. параметров; резкое уменьшение размеров элементов и зазоров между ними - до микронных и субмикронных - и создание на этой основе СВЧ усилительных и генераторных транзисторов (рис. 2); реализацию т. н. полевых приборов, в т. ч. полевых транзисторов; возможность создания на одном ПП кристалле законченного электронного устройства - ПП интегральной схемы, включающей в себя необходимое число отд. ПП приборов (диодов, транзисторов и др.), резисторов, конденсаторов и соединений между ними. Главное достоинство планарной технологии в том, что именно она сделала возможным интенсивное развитие интегральной микроэлектроники, привела к исчезновению грани между изготовлением деталей и элементов электронной техники и изготовлением радиоэлектронной аппаратуры. Последовательные процессы изготовления ПП материалов, затем - ПП приборов и, наконец, устройств, ранее значительно разнесённые во времени и разобщённые в пространстве, оказались совмещёнными в одном технологическом цикле.

Рис. 1. Универсальная ионнолучевая установка "Везувий-1" (СССР) с энергией ионов до 200 кэв, позволяющая осуществлять ионное легирование полупроводниковых материалов практически любыми примесями: 1 - пульт управления; 2 - источник и ускоритель ионов; 3 - магнитный сепаратор ионов; 4 - камера легирования.

Рис. 2. Структура мощного СВЧ кремниевого транзистора, позволяющего получить мощность 5 вт на частоте 2 Ггц (фотография; увеличено в 60 раз). Транзистор содержит 234 эмиттера с размерами 1,5X30 мкм и 18 стабилизирующих резисторов; 18 алюминиевых проволочек соединяют кристалл прибора с выводами.

Особенности ПП производства. Большая сложность изделий П. э., их весьма высокая чувствительность к микроскопич. дозам загрязнений и невозможность исправления брака выдвигают исключительно высокие требования к качеству материалов, точности работы оборудования и условиям производства. Во мн. случаях речь идёт о предельно достижимых (на совр. уровне техники) требованиях, существенно превосходящих требования, выдвигаемые др. отраслями техники.

Материалы П. э. должны иметь строго заданные состав и структуру, нередко - обладать исключительно высокими чистотой и совершенством структуры. Так, напр., Ge высокой чистоты характеризуется содержанием неконтролируемых примесей <10-10.

О требованиях к точности работы оборудования можно получить представление на примере оптико-механич. установок. Для создания на поверхности пластины диаметром 30-80 мм сотен тыс. элементов различной формы и размеров применяют шаблоны, при помощи которых последовательно проводят неск. диффузионных процессов, наносят металлические плёнки и т. д. При изготовлении фотошаблонов и совмещении очередного шаблона с рисунком, ранее нанесённым на ПП пластину, точность работы оптико-механич. оборудования должна составлять десятые доли мкм. Поэтому оптич. часть оборудования, разработанного специально для нужд П. э., характеризуется сверхвысокой разрешающей способностью, достигающей более 1000 линий на мм (у применяемых фотоматериалов она ещё выше - 1500 линий на мм), и не имеет аналогов в др. областях техники. Уменьшение размеров элемента до 1 мкм и переход к субмикронным размерам создают значит. трудности, обусловленные гл. обр. явлением дифракции. Их преодоление - в переходе от световых лучей к электронным, к-рые могут быть сфокусированы до десятых и сотых долей мкм. В этом случае минимальный размер элемента будет определяться диаметром электронного луча. Механич. обработка ПП пластин должна осуществляться по 14-му классу чистоты обработки поверхности, с отклонениями от плоскости (плоскостностью), не превышающими 1 мкм. Особые требования выдвигаются также и по отношению к термич. оборудованию: точность установки и поддержания темп-ры на уровне 1000-1300 °С должна быть не хуже ±0,5 °С.

Рис. 3. Участок цеха, в котором производится чистая сборка полупроводниковых приборов.

Очень жёсткие требования предъявляются к условиям производства изделий П. э. Газовая среда, в к-рой проходят нек-рые, наиболее важные технологич. процессы, должна подвергаться тщательной осушке и обеспыливанию. Содержание в ней влаги измеряется долями процента и оценивается по темп-ре газа, при к-рой наступает конденсация влаги (по точке росы). Если в цеховой атмосфере поддерживается т. н. комфортная влажность (соответствующая относит, влажности 50-60%), то в спец. боксы (скафандры), в к-рых осуществляется, напр., сборка изделий (рис. 3), подаётся воздух, азот или аргон, осушенный до точки росы, равной -(50-70) °С. Один из наиболее серьёзных врагов ПП произ-ва - пыль. Одна пылинка размером в неск. мкм, попавшая на поверхность пластины в ходе процессов фотолитографии, почти всегда приводит к неисправимому браку. В зависимости от сложности изделия и нек-рых др. требований запылённость воздуха на рабочем месте возле обрабатываемой ПП пластины должна составлять не более 4000 пылинок на м3. Столь низкий уровень запылённости обеспечивается оборудованием внутри цехов т. н. чистых комнат, доступ в к-рые разрешается только огранич. кругу лиц. Персонал, работающий в чистых комнатах, переодевается в спец. одежду и проходит к рабочему месту через герметичные шлюзы, где производится обдув одежды и удаление пыли. В чистых комнатах до 300 раз в час совершается полный обмен воздуха с пропусканием его через соответствующие фильтры. Совершенно обязательно соблюдение персоналом требований личной гигиены: регулярное и тщательное мытьё рук, ношение специальной одежды, перчаток, шапочек и косынок и т. д. Все эти меры являются совершенно необходимым условием для обеспечения высоких экономических показателей и качества выпускаемой продукции, в том числе надёжности изделий.

Совершенствование радиоэлектронной аппаратуры (на базе достижений П. э.). Считается, что аппаратура на электронных лампах - это первое поколение электронной аппаратуры, на дискретных ПП приборах - второе поколение, на интегральных микросхемах - третье поколение. Появление плоскостных диодов и транзисторов дало возможность перейти к замене электровакуумных приборов полупроводниковыми. Это позволило в десятки раз уменьшить массу и габариты аппаратуры, понизить потребляемую ею мощность, повысить надёжность её работы. Практич. пределом миниатюризации электронной аппаратуры с помощью дискретных элементов стала микромодульная конструкция (см. Микромодуль). Дальнейшее уменьшение габаритов аппаратуры путём уменьшения размеров дискретных деталей и элементов привело бы к значит. росту трудоёмкости сборки и, что особенно опасно, к резкому снижению надёжности аппаратуры за счёт ошибок и недостаточно высокого качества соединений. Переход к интегральной микроэлектронике явился качеств, скачком, открывшим возможность дальнейшего уменьшения габаритов и повышения надёжности электронного оборудования; появилась возможность включать в состав интегральной микросхемы различные электропреобразовательные приборы, приборы оптоэлектраники, акустоэлектроники и приборы др. классов.

Новые принципы изготовления электронных устройств, развившиеся, с одной стороны, из техники печатного монтажа (гибридные интегральные микросхемы) и, с др. стороны, из техники группового изготовления мн. элементов на одном кристалле (монолитные или ПП интегральные микросхемы), увеличили эквивалентную плотность упаковки элементов (транзисторов, диодов, резисторов) до неск. тысяч и десятков тысяч элементов в см3. Так началась микроминиатюризация электронной аппаратуры. Интегральная микросхема потребовала решения задач схемотехники. П. э. в своём развитии вступила в фазу микроэлектроники.

Развитие микроэлектроники характеризуется быстро нарастающим уровнем интеграции: от неск. эквивалентных диодов и транзисторов в одном корпусе к изготовлению больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных микросхем. Число функциональных элементов в них может составлять неск. тысяч и даже неск. десятков тысяч (рис. 4). Т. н. многокристальные СБИС могут объединять в одном корпусе неск. кристаллов БИС и дискретных бескорпусных диодов и транзисторов, образующих, напр., всю электронную часть вычислит, машины, включая и электронную память. При создании таких сложных устройств электронной техники приходится решать уже не только схемотехнич. задачи, но и задачи системотехники. Увеличение степени интеграции привело к реализации тех или иных свойств, присущих дискретным приборам, напр. усилительных (как у транзистора), выпрямляющих (как у диода), в объёмах кристалла, имеющих размер всего лишь неск. десятков или сотен межатомных расстояний. Намечается переход к использованию свойств, распределённых по объёму кристалла, т. е. переход от интеграции электронных приборов с функциями, сосредоточенными в к.-л. объёме, к интеграции функций, распределённых по всему объёму кристалла. Так зарождается четвёртое поколение электронной аппаратуры.

Рис. 4. Большая интегральная микросхема для электронных часов. В кристалле кремния с активной площадью около 3 мм2 создано 1438 п- и р-канальных полевых транзисторов, образующих посредством двухслойной системы связей микро-ЭВМ, к-рая ведёт отсчёт текущего времени суток (секунд, минут, часов), дней недели, дат; расходуемая мощность не более 10 мквт.

Продукция П. э. Номенклатура ПП приборов исключительно широка, она насчитывает десятки тыс. типов приборов, в основном кремниевых. Мировая промышленность выпускает (1974) св. 10 млрд. дискретных ПП приборов и более 1 млрд. интегральных микросхем в год. Развитие микроэлектроники не отразилось существ, образом на темпах роста выпуска дискретных ПП приборов; потребность в них, по-видимому, будет сохраняться ещё длит, время. Появление разнообразнейших ПП приборов позволило осуществить сложные, зачастую принципиально новые электронные устройства и создать самостоят, отрасль электронной промышленности - пром-сть, производящую дискретные ПП приборы и интегральные микросхемы.

Выпускаемые пром-стью изделия П. э. характеризуются высокими эксплуатац. свойствами: они могут работать в диапазоне темп-р от -60 до +200 °С, выдерживать значит, механич. и климатич. нагрузки (вибрации, удары, постоянные ускорения, циклич. изменения температуры, воздействие влаги и т. д.); они характеризуются интенсивностью отказов ~10-6-10-9 отказа в час в реальных условиях эксплуатации.

Перспективы развития. Развитие П. э. происходит в направлении быстрого возрастания степени интеграции, к-рая часто достигает 10-20 тыс. ПП приборов на одном кристалле (1975), а также в направлении повышения мощности и частоты электромагнитных колебаний, преобразуемых в одном ПП приборе (до сотен вт и десятков Ггц), в т. ч. создания ПП генераторов и усилителей миллиметрового диапазона. Наряду с интеграцией большого числа сходных приборов развивается также интеграция в одной микросхеме приборов, использующих различные физ. принципы. При этом, помимо физ. процессов в полупроводниках, используют процессы в диэлектриках, сверхпроводниках (напр., Джозефсона эффект), магнитных плёнках и т. д. ПП элементы, напр. холодные катоды с полупроводниковыми гетеропереходами, ПП аноды с р - n-переходом, в к-ром происходит умножение тока, матричные мишени видиконов, содержащие 0,5-1 млн. фотодиодов, проникают также в вакуумную электронику, позволяя существенно усовершенствовать нек-рые типы электровакуумных приборов.

Лит.: Иоффе А. Ф., Физика полупроводников, [2 изд.], М.-Л., 1957; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, М., 1970; Интегральные схемы, пер. с англ., М., 1970; Пасынков В. В., Чирки н Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, М., 1973; Кремниевые планарные транзисторы, под ред. Я. А. Федотова, М., 1973.

А. И. Шокин.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. В полупроводниковой электронике используют гл. обр. кристаллич. П. м. Большинство из них имеет кристаллич. структуру с тетраэдрич.
координацией атомов, характерной для структуры алмаза.

Значительную роль в развитии полупроводниковой техники сыграл селен: селеновые выпрямители долгое время оставались основными полупроводниковыми приборами, получившими массовое применение.

В нач. 70-х гг. 20 в. наиболее распространённые П. м.- кремний и германий. Обычно их изготовляют в виде массивных монокристаллов, легированных различными примесями. Легированные монокристаллы Si с удельным сопротивлением 10-3-104 ом * см получают преим. методом вытягивания из расплава (по Чохральскому), а легированные монокристаллы Ge с удельным сопротивлением 0,1-45 ом*см получают, кроме того, зонной плавкой. Как правило, примесные атомы V группы периодич. системы (Р, As и Sb) сообщают кремнию и германию электронную проводимость, а примесные атомы III группы (В, А1, Ga, In) - дырочную. Si и Ge обычно используют для изготовления полупроводниковых диодов, транзисторов, интегральных микросхем и т. д.

Большую группу П. м. составляют химич. соединения типа АIII Bv (элементов III группы с элементами V группы) - арсениды, фосфиды, антимониды, нитриды (GaAs, InAs, GaP, InP, InSb, AlN, BN и др.). Их получают различными методами изготовления монокристаллов как из жидкой, так и из газовой фазы. Синтез и выращивание монокристаллов обычно производят в замкнутых сосудах из высокотемпературных химически инертных материалов, обладающих высокой прочностью, поскольку давление насыщенного пара над расплавом таких элементов, как Р и As, сравнительно велико. Примеси элементов II группы придают этим П. м., как правило, дырочную проводимость, а элементов IV группы - электронную. П. м. этой группы используют в основном в полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах, Ганна диодах, фотоэлектронных умножителях, в качестве плёночных детекторов излучения в рентгеновской, видимой и инфракрасной областях спектра электромагнитных волн.

П. м. типа AIIBVI, из к-рых наиболее широко применяют соединения ZnO, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe, HgSe, CdTe, ZnTe, HgTe, получают преим. с помощью химических реакций в газовой фазе или сплавлением компонентов. Удельное сопротивление и тип проводимости этих П. м. определяются не столько легирующими примесями, сколько характерными для них структурными дефектами, связанными с отклонением их состава от стехиометрического (см. Стехиометрия). Использование П. м. этого типа связано гл. обр. с их оптич. свойствами и фоточувствительностью. Поэтому их применяют в фоторезисторах, фотоэлементах, электроннолучевых приборах и приборах ночного видения, модуляторах оптич. излучения (см. Модуляция света) и т. д.

К П. м. относят также нек-рые аморфные стеклообразные халькогенидные системы, напр, сплавы Р, As, Sb, Bi с Ge, S, Se, Те, и оксидные системы, напр. V2O5 - Р2О5 - RxОy, где R - металлы I - IV групп, х - число атомов металла и y - число атомов кислорода в окисле. Их используют гл. обр. в качестве оптич. покрытий в приборостроении.

П. м. в широких пределах изменяют свои свойства с изменением темп-ры, а также под влиянием электрич. и магнитных полей, механич. напряжений, облучения и др. воздействий. Этим пользуются для создания различного родадатчиков.

П. м. характеризуются след. осн. параметрами: удельным сопротивлением, типом проводимости, шириной запрещённой зоны, концентрацией носителей заряда и их подвижностью, эффективной массой и временем жизни. Ряд характеристик П. м., напр., ширина запрещённой зоны и эффективная масса носителей, относительно слабо зависит от концентрации химических примесей и степени совершенства кристаллической решётки. Но многие параметры практически полностью определяются концентрацией и природой химических примесей и структурных дефектов. Некоторые физические свойства важнейших П. м. приведены в таблице.

В электронных приборах П. м. используют как в виде объёмных монокристаллов, так и в виде тонких моно- и поликристаллич. слоев . (толщиной от долей мкм до неск. сотен мкм), нанесённых на различные, напр., изолирующие или полупроводниковые, подложки (см. Микроэлектроника). В таких устройствах П. м. должны обладать определёнными электрофизич. свойствами, стабильными во времени и устойчивыми к воздействиям среды во время эксплуатации. Большое значение имеют однородность свойств П. м. в пределах монокристалла или слоя, а также степень совершенства их кристаллич. структуры (плотность дислокаций, концентрация точечных дефектов и др.).

В связи с высокими требованиями к чистоте и совершенству структуры П. м. технология их производства весьма сложна и требует высокой стабильности технологич. режимов (постоянства темп-ры, расхода газовой смеси, продолжительности процесса и т. д.) и соблюдения спец. условий, в частности т. н. полупроводниковой чистоты аппаратуры и помещений (не более 4 пылинок размером свыше 0,5 мкм в 1 л воздуха). Продолжительность процесса выращивания монокристаллов в зависимости от их размеров и вида П. м. составляет от неск. десятков мин. до неск. сут. При обработке П. м. в пром. условиях используют процессы резания П. м. алмазным инструментом, шлифовки и полировки их поверхности абразивами, термич. обработки, травления щелочами и кислотами.

Контроль качества П. м. весьма сложен и разнообразен и выполняется с помощью специализированной аппаратуры. Осн. контролируемые параметры П. м.: химич. состав, тип проводимости, удельное сопротивление, время жизни носителей, их подвижность и уровень легирования. Для анализа состава П. м. обычно пользуются оптич., спектральными, масс-спектроскопическими и активационными методами. Электрофизич. характеристики измеряют т. н. зондовыми методами или используют Холла эффект. Совершенство структуры монокристаллов исследуют методами рентгеноструктурного анализа и оптич. микроскопии. Толщину слоев измеряют либо бесконтактными оптич. методами, либо методами сошлифовки слоя.

Таблица некоторых физических свойств важнейших полупроводниковых материалов  

Элемет, тип соединения

Наименование материала

Ширина запрещённой зоны, эв

Подвижность носителей заряда при 300К, см2/(в * сек)

Кристаллическая структура

Постоянная решётки, А

Температура плавления, °С

Упругость пара при температу-ре плавления, атм

при 300 К

при 0 К

электроны

дырки

 

 

 

 

 

Элемент

С (алмаз)

5,47

5,51

1800

1600

алмаз

3,56679

4027

10-9

Ge

0,803

0,89

3900

1900

типа алмаза

5,65748

937

 

Si

1,12

1,16

1500

600

 

 

5,43086

1420

10-6

a- Sn

 

 

-0,08

 

 

 

 

"

6,4892

 

 

 

IV- IV

а-SiC

3

3,1

400

50

типа сфалерита

4,358

3100

 

III-V



 

AlSb

1,63

1,75

200

420

типа сфалерита

6,1355

1050

<0,02

ВР

6

 

 

 

 

 

 

"

4,538

>1300

>24

GaN

3,5

 

 

 

 

 

 

типа вюрт-цита

3,186

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(по оси а) 5,176 (по оси с)

>1700

>200

GaSb

0,67

0,80

4000

1400

типа сфалерита

6,0955

706

<4Х10-4

GaAs

1,43

1,52

8500

400

то же

5,6534

1239

1

GaP

2,24

2,40

110

75

"

5,4505

1467

35

InSb

0,16

0,26

78000

750

"

6,4788

525

<10-5

InAs

0,33

0,46

33000

460

"

6,0585

943

0,33

InP

1,29

1,34

4600

150

"

5,8688

1060

25

H-VI

CdS

2,42

2,56

300

50

типа вюртцита

4,16 (по оси а)
6, 756 (по оси с)

1750

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

CdSe

1,7

1,85

800

 

 

типа сфалерита

6,05

1258

ZnO

3,2

 

 

200

 

 

кубич. типа вюртцита

4,58 3,82 (по оси а)
6,26 (по оси с)

1975

ZnS

3,6

3,7

165

 

1700

 

 

 

 

 

IV-VI

PbS

0,41

0,34

600

700

кубич.

5,935

1103

PbTe

0,32

0,24

6000

4000

то же

6,460

917

Лит.: Технология полупроводниковых материалов, пер. с англ., М., 1961; М., Полупроводниковые материалы, пер. с франц., М., 1971; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973; Палатник А. С., Сорокин В. К., Основы пленочного полупроводникового материаловедения, М., 1973; Кристаллохимические, физико-химические и физические свойства полупроводниковых веществ, М., 1973.

Ю. Н. Кузнецов, А. Ю. Малинин.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ, электронные приборы, действие к-рых основано на электронных процессах в полупроводниках. В электронике П. п. служат для преобразования различных сигналов, в энергетике - для непосредств. преобразования одних видов энергии в другие.

Известно много разнообразных способов классификации П. п., напр, по назначению и принципу действия, по типу материала, конструкции и технологии, по области применения. Однако к осн. классам П. п. относят следующие: элект-ропреобразоват. приборы, преобразующие одни электрич. величины в др. электрич. величины (полупроводниковый диод, транзистор, тиристор); опто-электронные приборы, преобразующие световые сигналы в электрические и наоборот (оптрон, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фототиристор. полупроводниковый лазер, светоизлучающий диод, твердотельный преобразователь изображения - аналог видикона и т. п.); термоэлектрические приборы, преобразующие тепловую энергию в электрическую и наоборот (термоэлемент, термоэлектрический генератор, солнечная батарея, термистор и т. п.); магнитоэлектрич. приборы (датчик, использующий Холла эффект, и т. п.); пьезоэлектрич. и тензометрич. приборы, к-рые реагируют на давление или механич. смещение. К отд. классу П. п. следует отнести интегральные схемы, к-рые могут быть электропреобразующими, оптоэлектронными и т. д. либо смешанными, сочетающими самые различные эффекты в одном приборе. Электропреобразоват. П. п.- наиболее широкий класс приборов, предназначенных для преобразования (по роду тока, частоте и т. д.), усиления и генерирования электрич. колебаний в диапазоне частот от долей гц до 100 Ггц и более; их рабочие мощности находятся в пределах от < 10-12вт до неск. сотен вт, напряжения - от долей в до неск. тыс. в и ток - от неск. на до неск. тыс. а. В зависимости от применяемого полупроводникового материала различают германиевые, кремниевые и др. П. п. По конструктивным и технологич. признакам П. п. разделяют на точечные и плоскостные; последние, в свою очередь, делят на сплавные, диффузионные, мезапланарные, планарные (наиболее распространены, см. Планарная технология), эпипланарные и др. В соответствии с областью применения различают высокочастотные, высоковольтные, импульсные и др. П. п.

П. п. выпускают в металлостеклянных, металлокерамич. или пластмассовых корпусах, защищающих приборы от внешних воздействий; для использования в гибридных интегральных схемах выпускаются т. н. бескорпусные П. п. (см. Микроэлектроника). Номенклатура П. п., выпускаемых во всех странах, насчитывает ок. 100 000 типов приборов различного назначения. См. также Полупроводниковая электроника.

Я. А. Федотов.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГЕТЕРОПЕРЕХОД, контакт двух различных по химич. составу полупроводников. На границе раздела изменяется обычно ширина запрещённой зоны ДЕ, подвижность носителей тока, их эффективные массы и др. характеристики полупроводников. В "резком" П. г. изменение свойств происходит на расстоянии, сравнимом или меньшем, чем ширина области объёмного заряда (см. Электронно-дырочный переход). В зависимости от легирования обеих сторон П. г. можно создать р-п-гетеропереходы (анизотипные), р-р- и п - и-гетеропереходы (изотипные). Комбинации различных П. г. и р-n-переходов образуют гетероструктуры.

Идеальная стыковка кристаллич. решёток в П. г. возможна лишь при совпадении типа, ориентации и периода кристаллических решёток сращиваемых материалов. Кроме того, в идеальном П. г. граница раздела должна быть свободна от структурных и др. дефектов (дислокаций, заряженных центров и т. п.) и механич. напряжений. Наиболее широко применяются монокристаллич. П. г. между полупроводниковыми соединениями типа AII1BVи их твёрдыми растворами на основе арсенидов, фосфидов и антимонидов Ga и Аl. Благодаря близости ковалентных радиусов Ga и А1 изменение химического состава происходит без изменения периода решётки. Изготовление монокристаллич. П. г. и гетероструктур стало возможным благодаря развитию методов эпитаксиального наращивания полупроводниковых кристаллов.

П. г. используются в различных полупроводниковых приборах: полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах, фотоэлементах, оптронах и т. д.

Лит.: Алферов Ж. И., Гетеропереходы в полупроводниковой электронике близкого будущего, в кн.: Физика сегодня и завтра, под ред. В. М. Тучкевича, Л., 1973; Елисеев П. Г., Инжекционные лазеры на гетеропереходах, "Квантовая электроника", 1972, № 6; Алферов Ж. И., Инжекционные гетеролаэеры, в сб.: Полупроводниковые приборы и их применение, под ред. Я. Федотова, в. 25, М., 1971.

Ж. И. Алфёров.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР в ядерной физике, прибор для регистрации ионизирующих излучений, основным элементом к-рого является кристалл полупроводника. П. д. работает подобно ионизационной камере с тем отличием, что ионизация происходит не в газовом промежутке, а в толще кристалла. П. д. представляет собой полупроводниковый диод, на к-рый подано обратное (запирающее) напряжение (~102 в). Слой полупроводника вблизи границы р-n-перехода (см. Электронно-дырочный переход) с объёмным зарядом "обеднён" носителями тока (электронами проводимости и дырками) и обладает высоким удельным электросопротивлением. Заряженная частица, проникая в него, создаёт дополнит, (неравновесные) электронно-дырочные пары, к-рые под действием электрич. поля "рассасываются", перемещаясь к электродам П. д. В результате во внешней цепи П. д. возникает электрич. импульс, к-рый далее усиливается и регистрируется (см. рис.).

Полупроводниковые детекторы; штриховкой выделена чувствительная область; n-область полупроводника с электронной проводимостью, р- с дырочной, i - с собственной проводимостями; а - кремниевый поверхностно-барьерный детектор; б- дрейфовый германий-литиевый планарный детектор; в - гер. маний-литиевый коаксиальный детектор.

Заряд, собранный на электродах П. д., пропорционален энергии, выделенной частицей при прохождении через обеднённый (чувствительный) слой. Поэтому, если частица полностью тормозится в чувствит. слое, П. д. может работать как спектрометр. Средняя энергия, необходимая для образования 1 электронно-дырочной пары в полупроводнике, мала (у Si 3,8 эв, у Ge ~ 2,9 эв). В сочетании с высокой плотностью вещества это позволяет получить спектрометр с высокой разрешающей способностью (~0,1% для энергии ~ 1 Мэв). Если частица полностью тормозится в чувствит. слое, то эффективность её регистрации ~100%. Большая подвижность носителей тока в Ge и Si позволяет собрать заряд за время ~ 10 нсек, что обеспечивает высокое временное разрешение П.д. В первых П. д. (1956-57) использовались поверхностно-барьерные (см. Шотки диод) или сплавные р-n-переходы в Ge. Эти П. д. приходилось охлаждать для снижения уровня шумов (обусловленных обратным током), они имели малую глубину чувствит. области и не получили распространения. Практич. применение получили в 60-е гг. П. д. в виде поверхностно-барьерного перехода в Si (рис., а). Глубина чувствит. области W в случае поверхностно-барьерного П. д. определяется величиной запирающего напряжения V:
2018-19.jpg

Здесь р - удельное сопротивление полупроводника в ом*см. Для поверхностно-барьерных переходов в Si с р = = 104 ом*см при V = (1-2)102e, W =1 мм. Эти П. д. имеют малые шумы при комнатной темп-ре и применяются для регистрации короткопробежных частиц и для измерения удельных потерь энергии dE/dx.

Для регистрации длиннопробежных частиц в 1970-71 были созданы П. д. р - i -n - типа (рис., б). В кристалл Si р-типа вводится примесь Li. Ионы Li движутся в р-области перехода (под действием электрич. поля) и, компенсируя акцепторы, создают широкую чувствит. г-область собственной проводимости, глубина к-рой определяется глубиной диффузии ионов Li и достигает 5 мм. Такие дрейфовые кремний-литиевые детекторы используются для регистрации протонов с энергией до 25 Мэв, дейтронов-до 20 Мэв, электронов - до 2 Мэв и др. Дальнейший шаг в развитии П. д. был сделан возвращением к Ge, обладающему большим порядковым номером Z и, следовательно, большей эффективностью для регистрации гамма-излучения. Дрейфовые германий-литиевые плоские (планарные) П. д. применяются для регистрации у-квантов с энергией в неск. сотен кзв. Для регистрации у-квантов с энергией до 10 Мэв используются коаксиальные германий-литиевые детекторы (рис., в) с чувствит. объёмом достигающим 100 см3. Эффективность регистрации у-квантов с энергией < 1 Мэв ~ десятков % и падает при энергиях >10 Мэв до 0,1-0,01%. Для частиц высоких энергий, пробег к-рых не укладывается в чувствит. области, П. д. позволяют, помимо акта регистрации частицы, определить удельные потери энергии d^/dx, а в нек-рых приборах координату х частицы (позиционно-чувствит. П. д.).

Недостатки П. д.: малая эффективность при регистрации у-квантов больших энергий; ухудшение разрешающей способности при загрузках > 104 частиц в сек, конечное время жизни П. д. при высоких дозах облучения из-за накопления радиационных дефектов (см. Радиационные дефекты в кристаллах). Малость размеров доступных монокристаллов (диаметр ~3 см, объём ~ 100 см3) ограничивает применение П. д. в ряде областей.

Дальнейшее развитие П. д. связано с получением "сверхчистых" полупроводниковых монокристаллов больших размеров и с возможностью использования GaAs, SiC, CdTe (см. Полупроводниковые материалы). П. д. широко применяются в ядерной физике, физике элементарных частиц, а также в химии, геологии, медицине и в пром-сти.

Лит.: Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение, М., 1967; Дирнли Дж., Нортроп Д., Полупроводниковые счетчики ядерных излучений, пер. с англ., М., 1966; Полупроводниковые детекторы ядерного излучения, в сб.: Полупроводниковые приборы и их применение, в. 25, М., 1971 (Авт.: Рыбкин С. М., Матвеев О. А., Новиков С. Р., Строкан Н. Б.).

А. Г. Беда, В. С. Кафтанов.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие "П. д." объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение. Система классификации П. д. соответствует общей системе классификации полупроводниковых приборов. В наиболее распространённом классе электропреобразоват. П. д. различают: выпрямит, диоды, импульсные диоды, стабилитроны, диоды СВЧ (в т. ч. видеодетекторы, смесительные, параметрические, усилительные и генераторные, умножительные, переключательные). Среди оптоэлектронных П. д. выделяют фотодиоды, светоизлучающие диоды и ПП квантовые генераторы.

Наиболее многочисленны П. д., действие к-рых основано на использовании свойств электронно-дырочного перехода (р-n-перехода). Если к р-га-переходу диода (рис. 1) приложить напряжение в прямом направлении (т. н. прямое смещение), т. е. подать на его р-область положит. потенциал, то потенциальный барьер, соответствующий переходу, понижается и начинается интенсивная ин-жекция дырок из р-области в я-область и электронов из n-области в р-область -течёт большой прямой ток (рис. 2). Если приложить напряжение в обратном направлении (обратное смещение), то потенциальный барьер повышается и через р - n-переход протекает лишь очень малый ток неосновных носителей заряда (обратный ток). На рис. 3 приведена эквивалентная схема такого П. д.

На резкой несимметричности вольтамперной характеристики (ВАХ) основана работа выпрямительных (силовых) диодов. Для выпрямит. устройств и др. сильноточных электрич. цепей выпускаются выпрямит. П. д., имеющие допустимый выпрямленный ток Iв до 300 а и макс, допустимое обратное напряжение U*обр. от 20-30 в до 1-2 кв. П. д. аналогичного применения для слаботочных цепей имеют Iв<0,1а и наз. универсальными. При напряжениях, превышающих U*обр, ток резко возрастает, и возникает необратимый (тепловой) пробой р-n-перехода, приводящий к выходу П. д. из строя. С целью повышения U*обр до неск. десятков кв используют выпрямительные столбы, в к-рых неск. одинаковых выпрямит. П. д. соединены последовательно и смонтированы в общем пластмассовом корпусе. Инерционность выпрямит. диодов, обусловленная тем, что время жизни инжектированных дырок (см. Полупроводники) составляет > 10-5 -10-4 сек, ограничивает частотный предел их применения (обычно областью частот 50-2000 гц).

Использование спец. технологич. приёмов (гл. обр. легирование германия и кремния золотом) позволило снизить время переключения до 10-7-10-10 сек и создать быстродействующие импульсные П. д., используемые, наряду с диодными матрицами, гл. обр. в слаботочных сигнальных цепях ЭВМ.

При невысоких пробивных напряжениях обычно развивается не тепловой, а обратимый лавинный пробой р - я-перехода - резкое нарастание тока при почти неизменном напряжении, наз. напряжением стабилизации Ucт. На использовании такого пробоя основана работа полупроводниковых стабилитронов. Стабилитроны общего назначения с Ucт. от 3-5 в до 100-150 в применяют гл. обр. в стабилизаторах и ограничителях постоянного и импульсного напряжения; прецизион. стабилитроны, у к-рых встраиванием компенсирующих элементов достигается исключительно высокая температурная стабильность Ucт. (до 1*10-5 -5-10-6 К-1), - в качестве источников эталонного и опорного напряжений.

В предпробойной области обратный ток диода подвержен очень значит, флуктуациям; это свойство р-n-перехода используют для создания генераторов шума. Инерционность развития лавинного пробоя в р-n-переходе (характеризующаяся временем 10-9 -10-10сек) обусловливает сдвиг фаз между током и напряжением в диоде, вызывая (при соответствующей схеме включения его в электрич. цепь) генерирование СВЧ колебаний. Это свойство успешно используют в лавинно-пролётных полупроводниковых диодах, позволяющих осуществлять генераторы с частотами до 150 Ггц.

Рис. 1. Структурная схема полупроводникового диода с р -n-переходом: 1- кристалл; 2 - выводы (токоподводы); 3 -электроды (омические контакты); 4 - плоскость р - n-перехода.

Рис. 2. Типичная вольтамперная характеристика полупроводникового диода с р - n-переходом: U - напряжение на диоде; 1 - ток через диод; Uобр и I*обр - максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; UСТ - напряжение стабилизации.

Рис. 3. Малосигнальная (для низких уровней сигнала) эквивалентная схема полупроводникового диода с р - п- переходом: rр_п - нелинейное сопротивление р- n-перехода; r6 - сопротивление объёма полупроводника (базы диода); rут - сопротивление поверхностных утечек; Св - барьерная ёмкость р -n-перехода; Сдиф - диффузионная ёмкость, обусловленная накоплением подвижных зарядов в базе при прямом напряжении; Ск - ёмкость корпуса; LK - индуктивность токоподводов; А и Б - выводы. Сплошной линией показано подключение элементов, относящихся к собственно р - n-переходу.

Рис. 4. Вольт-амперные характеристики туннельного (1) и обращённого (2) диодов; U - напряжение на диоде; I - ток через диод.

Для детектирования и преобразования электрич. сигналов в области СВЧ используют смесительные П. д. и видеодетекторы, в большинстве к-рых р-n-переход образуется под точечным контактом. Это обеспечивает малое значение ёмкости СБ (рис. 3), а специфическое, как и у всех СВЧ диодов, конструктивное оформление обеспечивает малые значения паразитных индуктивности LK и ёмкости Ск и возможность монтажа диода в волноводных системах.

При подаче на р-n-переход обратного смещения, не превышающего U*обр, он ведёт себя как высокодобротный конденсатор, у к-рого ёмкость СБ зависит от величины приложенного напряжения. Это свойство используют в варикапах, применяемых преим. для электронной перестройки резонансной частоты колебат. контуров, в параметрических полупроводниковых диодах, служащих для усиления СВЧ колебаний, в варакторах и умножительных диодах, служащих для умножения частоты колебаний в диапазоне СВЧ. В этих П. д. стремятся уменьшить величину сопротивления Тб (осн. источник активных потерь энергии) и усилить зависимость ёмкости Св от напряжения U*обр.

У р-n-перехода на основе очень низкоомного (вырожденного) полупроводника область, обеднённая носителями заряда, оказывается очень тонкой (~10-2 мкм), и для неё становится существенным туннельный механизм перехода электронов и дырок через потенциальный барьер (см. Туннельный эффект). На этом свойстве основана работа туннельного диода, применяемого в сверхбыстродействующих импульсных устройствах (напр., мультивибраторах, триггерах), в усилителях и генераторах колебаний СВЧ, а также обращённого диода, применяемого в качестве детектора слабых сигналов и смесителя СВЧ колебаний. Их ВАХ (рис. 4) существенно отличаются от ВАХ других П. д. как наличием участка с "отрицательной проводимостью", ярко выраженной у туннельного диода, так и высокой проводимостью при нулевом напряжении.

К П. д. относят также ПП приборы с двумя выводами, имеющие неуправляемую четырёхслойную р - n- р - n-структуру и наз. динисторами (см. Тиристор), а также приборы, использующие объёмный эффект доменной неустойчивости в ПП структурах без р-n-перехода - Ганна диоды. В П. д. используют и др. разновидности ПП структур: контакт металл - полупроводник (см. Шотки эффект, Шотки диод) и р-i-n-структуру, характеристики к-рых во многом сходны с характеристиками р-n-перехода. Свойство р-i-n-структуры изменять свои электрич. характеристики под действием излучения используют, в частности, в фотодиодах и детекторах ядерных излучений, устроенных т.о., что фотоны или ядерные частицы могут поглощаться в активной области кристалла, непосредственно примыкающей к р - n-переходу, и изменять величину обратного тока последнего. Эффект излучат. рекомбинации электронов и дырок, проявляющийся в свечении нек-рых р- n-переходов при протекании через них прямого тока, используется в светоизлучающих диодах. К П. д. могут быть отнесены также и полупроводниковые лазеры.

Большинство П. д. изготавливают, используя планарно-эпитаксиальную технологию (см. Планарная технология), к-рая позволяет одновременно получать до неск. тысяч П. д. В качестве полупроводниковых материалов для П. д. применяют гл. обр. Si, а также Ge, GaAs, GaP и др., в качестве контактных материалов- Au, Al, Sn, Ni, Си. Для защиты кристалла П. д. его обычно помещают в металло-стеклянный, металло-керамический, стеклянный или пластмассовый Корпус (рис. 5).

Рис. 5. Полупроводниковые диоды (внешний вид): 1 - выпрямительный диод; 2 - фотодиод; 3 - СВЧ диод; 4 и 5 -диодные матрицы; 6 - импульсный диод. Корпуса диодов: 1 и 2 - металло-стеклянные; 3 и 4 - металло-керамические; 5 - пластмассовый; 6 - стеклянный.

В СССР для обозначения П. д. применяют шестизначный шифр, первая буква к-рого характеризует используемый полупроводник, вторая - класс диода, цифры определяют порядковый номер типа, а последняя буква - его группу (напр., ГД402А - германиевый универсальный диод; КС196Б - кремниевый стабилитрон).

От своих электровакуумных аналогов, напр. кенотрона, газоразрядного стабилитрона, индикатора газоразрядного, П. д. отличаются значительно большими надёжностью и долговечностью, меньшими габаритами, лучшими технич. характеристиками, меньшей стоимостью и поэтому вытесняют их в большинстве областей применения.

С развитием ПП электроники совершился переход к производству наряду с дискретными П. д. диодных структур в ПП монолитных интегральных схемах и функциональных устройствах, где П. д. неотделим от всей конструкции устройства.

Об историч. сведениях см. в ст. Полупроводниковая электроника.

Лит.: Полупроводниковые диоды. Параметры. Методы измерений, М,, 1968; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, М., 1970; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, М., 1973; Зи С. М., физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973.

Ю. Р. Носов.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР, полупроводниковый квантовый генератор, лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В П. л., в отличие от лазеров др. типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешёнными энергетическими зонами кристалла (см. Твёрдое тело). В П. л. возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллич. решётку. Это отличие определяет важную особенность П. л.- малые размеры и компактность (объём кристалла ~ 10-6 - 10-2см3). В П. л. удаётся получить показатель оптич. усиления до 104 см-1 (см. Усиления оптического показатель), хотя обычно для возбуждения генерации лазера достаточны и меньшие значения (см. ниже). Другими практически важными особенностями П. л. являются: высокая эффективность преобразования электрич. энергии в энергию когерентного излучения (до 30-50%); малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 Ггц); простота конструкции; возможность перестройки длины волны X, излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.

Люминесценция в полупроводниках. При рекомбинации электронов проводимости и дырок в полупроводниках освобождается энергия, к-рая может испускаться в виде квантов излучения (люминесценция) или передаваться колебаниями кристаллической решётки, т. е. переходить в тепло. Доля излучат. актов рекомбинации у таких полупроводников, как Ge и Si, очень мала, однако в нек-рых полупроводниках (напр., GaAs, CdS) при очистке и легировании она может приближаться к 100%.

Для наблюдения люминесценции необходимо применить к.-л. способ возбуждения (накачки) кристалла, т. е. способ генерации избыточных электронно-дырочных пар (светом, быстрыми электронами или электрич. полем). При малой скорости образования избыточных электронно-дырочных пар излучательная рекомбинация носит беспорядочный (спонтанный) характер и используется в нелазерных полупроводниковых источниках света (см. Светоизлучающий диод). Чтобы получить генерацию когерентного излучения, т. е. лазерный эффект, необходимо создать особое состояние люми-несцирующего кристалла - состояние с инверсией населённостей.

Рекомбинация электронно-дырочной пары может сопровождаться испусканием кванта излучения, близкого по энергии к ширине запрещённой зоны ДЕ полупроводника (рис. 1, а); при этом длина волны Х~~hc/ДЕ, где h - Планка постоянная, с - скорость света.

Рис. 1. Энергетические схемы: а - накачки н излучательной рекомбинации в полупроводнике; б - оптического усиления при наличии инверсии населённостей состояний вблизи краёв зон - дна Ес зоны проводимости и потолка Еv валентной зоны; ДЕ - ширина запрещённой зоны, Еэf и Едf - квазиуровни Ферми для электронов проводимости и дырок.

Инверсия населённостей в полупроводниках. Оптическое квантовое усиление в полупроводнике может наблюдаться в том случае, если зона проводимости вблизи её дна Ес заполнена электронами в большей степени, чем валентная зона вблизи её потолка Еv. Преобладание числа переходов с испусканием квантов над переходами с их поглощением обеспечивается тем, что на верхних уровнях находится больше электронов, чем на нижних, тогда как вероятности вынужденных переходов в обоих направлениях одинаковы. Заполнение зон принято описывать с помощью т. н. квазиуровней Ферми, отделяющих состояния с вероятностью заполнения уровней больше ½ от состояний с вероятностью заполнения меньше ½ Если Еэf и Едf - квазиуровни Ферми для электронов и дырок, то условие инверсии населённостей относительно переходов с энергией hv (где v - частота излучения) выражается формулой:
2018-20.jpg

Для поддержания такого состояния необходима высокая скорость накачки, восполняющей убыль электронно-дырочных пар вследствие излучательных переходов. Благодаря этим вынужденным переходам поток излучения нарастает (рис. 1, б), т. е. реализуется оптическое усиление.

В П. л. применяют след. методы накачки: 1) инжекция носителей тока через р-n-переход (см. Электронно-дырочный переход), гетеропереход или контакт металл - полупроводник (инжекционные лазеры); 2) накачка пучком быстрых электронов; 3) оптич. накачка; 4) накачка путём пробоя в электрич. поле. Наибольшее развитие получили П. л. первых двух типов.

Яндекс.Метрика

© (составление) libelli.ru 2003-2017