Acasă | Despre noi | feedback-ul
Metalele, filmele de oxid pe care au conductivitate unilaterală, se numesc supape de închidere. Pentru metalul ventil includ aluminiu, tantal, titan, niobiu, zirconiu, cadmiu, staniu, siliciu, bismut, antimoniu, magneziu, zinc, wolfram, telur și argint.
Conductivitatea pe o singură parte pe aluminiu este posedată numai de un film de oxid subțire continuu format în timpul oxidării electrochimice în electroliți slabi. Filmele relativ groase, de oxid poros, prezintă proprietăți foarte slabe ale valvei, în principal datorită stratului subțire de oxid continuu, care este întotdeauna prezent la baza porilor.
Conductivitatea unilaterală a stratului de oxid conform conceptelor moderne este explicată după cum urmează. Dacă aluminiul scufundat în electrolit este pornit anodic, oxigenul este eliberat de pe suprafața sa și se formează un strat subțire de alumină. Datorită grosimii reduse a filmului de oxid în câmpul electric de ordinul 10 6 până la 10 7 V / cm chiar și la tensiuni joase, aplicate între aluminiu și electrolit. Sub influența unui câmp electric puternic de ioni negativi de oxigen se deplasează prin stratul de oxid față de ionii de aluminiu și - se întâlnesc, care este însoțită de o creștere a grosimii stratului de oxid. Acest proces continuă atâta timp cât pelicula de oxid prin creșterea grosimii nu scade curentul în acesta un câmp electric, astfel încât forțele care creează câmpul va avea mișcare de ioni suficient prin film. Ca urmare, trecerea curentului de ioni prin pelicula de oxid încetează și grosimea filmului la o anumită forță de turnare nu mai crește.
În timpul formării unui film de oxid pe aluminiu, gradientul de concentrație al ionilor de oxigen și aluminiu este inevitabil format pe grosimea oxidului. Stratul de oxid aproape de suprafața exterioară a acestuia, concentrația de ioni de oxigen este mare, și, prin urmare, trebuie să se observe devierea compoziției din compoziția stoichiometric de oxid de aluminiu (A12 O3) către un conținut de oxigen mai mare (A12 O3 + m). Deoarece distanța de la suprafața exterioară a filmului de oxid în oxigen adâncimea concentrației ionilor este redusă, dar concentrația de ioni de aluminiu crește, atingând un maxim la suprafața metalică. Aici ar trebui să existe o abatere a compoziției de oxid de aluminiu de la stoichiometrie la un conținut mai mare de aluminiu (A12 + nO3).
Astfel, stratul de oxid adiacent la electrolit conține un exces de oxigen și un exces de aluminiu adiacent la metal. Între aceste două straturi trebuie să existe un strat cu o compoziție strict stoichiometrică A12O3 (Figura 5 # 8209; 26). Dacă scăderea concentrației de ioni de oxigen în direcția grosimii oxidului la scăderea aluminiului și concentrația ionilor de aluminiu în direcția grosimii electrolitului oxid să aibă loc în aceeași lege, stratul cu o compoziție strict stoichiometrică ar trebui să fie de mijloc simetric al filmului de oxid. Dimensiunile ionilor de oxigen sunt de 2,6 ori mai mari decât dimensiunile ionilor de aluminiu (1,3 și respectiv 0,5 angstromi). De aceea, ionii de aluminiu difuzează mai ușor prin stratul de oxid decât ioni de oxigen și un strat cu o compoziție stoechiometrică este situată asimetric față de mijlocul filmului și se apropie de suprafața electrolitului.
oxid de aluminiu, cu un exces de oxigen este de tip p semiconductor al găurii, și cu lipsa ei - n semiconductor de tip electronic În consecință, format în timpul turnării filmului de oxid este creat p-n joncțiune cu stratul dielectric intermediar .; Prezența joncțiunii pn este baza conductivității unilaterale a oxidului de aluminiu.
Ar trebui să se aștepte ca atunci când curentul curge prin filmul de oxid timp îndelungat în direcția de conducere, ionii sunt redistribuiți și joncțiunea pn este distrusă parțial. În acest caz, filmul de oxid este transformat într-un semiconductor electronic care conține mai mult sau mai puțin (în funcție de condiții) o cantitate în exces de ioni de aluminiu.
O astfel de distrugere a p-n joncțiunii trebuie respectate atunci când este încălzit din aluminiu oxidat, în acest caz, concentrația de ioni de oxigen în pelicula de oxid scade, ceea ce duce la o creștere într-o cantitate în exces de ioni de aluminiu.
Expunerea oxigenului care leagă hidrogenul la filmul de oxid ar trebui, de asemenea, să conducă la conversia oxidului de aluminiu într-un semiconductor electronic.
Pentru a restabili joncțiunea pn, aluminiul oxidat ar trebui să fie pornit anodic; Trecerea pn în filmul de oxid nu se recuperează imediat, dar după un timp; în apropierea filmului de oxid trebuie să existe o sursă de ioni de oxigen necesari pentru reconstrucția joncțiunii pn.
Experimentele cu aluminiu oxidat pe care se depune un alt material metalic sau semiconductor ca al doilea electrod sunt confirmate de considerentele de mai sus. În experimentele lui Kessel, o probă de aluminiu oxidat care servise ca un anod a fost plasată în fața catodului încălzit într-un vid. Sa constatat că la temperaturi ridicate de 100-300 ° C și cu o transmisie de curent prelungită, curentul crește semnificativ, ceea ce se explică prin scăderea cantității de oxigen din film. Dacă, totuși, proba este ținută într-o atmosferă de oxigen timp de o jumătate de oră, curentul prin film va scădea și joncțiunea pn se va recupera.
Curentul care trece prin catod, realizat din aluminiu oxidat și plasat într-o atmosferă de hidrogen, conduce la o creștere a conductivității filmului de oxid.
Cufundat în electrolit este oxidat proba a fost chiar mai puternică decât în stare uscată, prezintă o conductivitate unilaterală: coeficient de rectificare (raportul de curent în direcția ce conduce la intensitatea curentului în direcția neconductor) este crescută la 5 000-50 000, în timp ce era egal în stare uscată 10-100. Acest fenomen se datorează în principal următoarelor circumstanțe.
În filmul de oxid există, de obicei, locuri defecte cu conductivitate ridicată. Defectele sunt cauzate în primul rând de impuritățile metalice coloidale din film, a căror cantitate este determinată de puritatea aluminiului supus turnării. Defectele pot apărea sub influența clorului conținut în ionii de electrolit destructiv care funcționează pe alyuminiy.Prichinoy oxidat defecte pot apărea ca suprafață de oxid de neuniformitate, care este observată la un microscop electronic. Mai mult decât atât, în pelicula de oxid are un număr mic de transversale sau ajungând la aproape la suprafața de aluminiu cu un diametru al porilor mai mic de 0,005 microni. Suprafața totală a secțiunii transversale a porilor este de 10 -6 -10-8 din zona stratului de oxid.
Atunci când anodul este pornit, oxigenul este eliberat din electrolit și defectele sunt eliminate (preformarea petelor defecte) în stratul de oxid și alinierea grosimii acestuia. Ca urmare, conductivitatea electrică a filmului de oxid din electrolit scade rapid atunci când anodul este pornit.
Electrolitul este o sursă abundentă de oxigen pentru oxidul de aluminiu, dacă proba este inclusă anodic și o sursă abundentă de hidrogen dacă tensiunea este aplicată în direcția opusă.
Dacă eșantionul oxidat scufundat în electrolit este pornit catodic, apare o creștere accentuată a conductivității filmului de oxid. Acest lucru se datorează faptului că joncțiunea pn sub acțiunea curenților inversi și a hidrogenului degajat se prăbușește rapid; se formează un semiconductor de tip n cu rezistivitate scăzută. În plus, datorită formării, sunt expuse pete defecte în filmul de oxid. În final, prin pori sub efectul forțelor electroosmotic și electrostatice, în acest caz coincizând în direcția retractează încărcate pozitiv în comparație cu aluminiul formând electrolit.
În acest sens, conductibilitatea în direcția de conducere a probei oxidate când este scufundată în electrolit este mult mai mare decât în stare uscată. Cu trecerea prelungită a curentului în direcția efectuarea peste imersat în proba de electrolit este observată oxidat crescând deviația compoziția medie a filmului de oxid de stoichiometrice, pentru a reduce conținutul de oxigen și de a crește conductivitatea electrică.
Astfel, motivul pentru asimetria conductivității sistemului de metal-filme de supapă metalică trebuie căutat în prezența unor straturi cu o conductivitate p și n.
Trimiteți-le prietenilor: