этих пятен, в электронно-лучевых трубках устраивают специальные ионные ловушки.

Большим своеобразием отличается физическая природа электрического тока в полупроводниках. Она очень сложна и изменяет свой характер в связи со многими причинами - материалом полупроводника, температурой, наличием примесей.

Чистый полупроводник при сильном охлаждении подобен изолятору. Все его электроны прочно удерживаются в своих атомах. Поэтому внешнее электрическое поле не может вызвать движения зарядов - нет зарядов, способных двигаться. В результате электрического тока не возникает. Это - изолятор, к нему приложено напряжение, но тока не возникает. Однако электроны в атомах полупроводников удерживаются все же не так прочно, как в атомах изоляторов. При нагревании, при облучении светом или невидимыми лучами электроны получают дополнительную энергию, достаточную для того, чтобы вырваться из атома и получить возможность передвигаться, В результате в полупроводниках появляются сюбодные заряды, создающие проводимость. Из этого, между прочим, вытекает одна из особенностей полупроводников: при нагревании их проводимость увеличивается, тогда как у проводников она уменьшается - увеличившиеся размахи колебания атомов затрудняют движение электронов. Конечно, и у полупроводников усиление колебаний атомов по мере нагревания затрудняет движение электронов, но это перекрывается увеличением числа свободных электронов, тогда как у проводников число свободных электронов при нагревании практически не увеличивается.

Образовавшиеся в полупроводнике вследствие нагревания или облучения свободные электроны образуют обычную электронную проводимость. Но есть большая группа полупроводников, для которых характерна проводимость несколько иного рода. В таких полупроводниках в результате нагревания или облучения тоже происходит вырывание электрона из атома. Атом, потерявший электрон, становится положительным ионом. Такой положительный ион под воздействием электрического поля притягивает недостающий электрон из соседнего нормального атома, превращая его тем самым в положительный ион. Этот ион в свою очередь заимствует недостающий электрон у следующего атома и т. д. Все атомы при этом остаются на своих местах, 36

но положительный ион как бы движется в сторону отрицательного полюса приложенного паая. Пааучается что-то подобное тому виду иллюминации, который называется

See атомы укомплектованы

Дырка

бегущим огнем . Чтобы создать подобие движущегося огня, не надо обязательно передвигать лампу. Можно установить цепочку ламп и зажигать их по очереди.

Физики называют неподвижный положительный ион, т. е. атом с недостатком электрона, дыркой , а ток, который создается в результате кажущегося движения дырки , - дырочным током. Он отличается от ионного тока тем, что при ионном токе ионы действительно движутся.

В зависимости от рода полупроводника говорят, что он обладает электронной или дырочной проводимостью. У некоторых полупроводников соответствующей обработкой можно получить любой из этих двух видов проводимости, к таким полупроводникам принадлежит, например, германий. Его обработка состоит в основном в присадке в нужном Количестве разных примесей. Примесные атомы, имеющие

во внешней оболочке на один электрон больше, чем атомы полупроводника, создают электронную проводимость. Если у примесных атомов на один электрон меньше то это способствует образованию дырочной проводимости

Обычная электронная проводимость металлов, ионная (и смешанная электронно-ионная) проводимость жидкостей и газов, электронная и дырочная проводимости полупроводников представляют собой четыре наиболее обычных вида проводимости, широко используемых в технике. Как видим, не всегда электрический ток образуется движением электронов и не всегда это движение подходит под понятие потока . Дырочную проводимость можно скорее уподобить какой-то эстафете, но никак не гютоку.

Но и рассмотренные четыре вида тока не исчерпывают всего их многообразия. Физики, например, получают мощные потоки протонов и ядер гелия (а-частицы), имеющих положительный заряд, движение которых поэтому представляет собой электрический ток. Некоторые атомные процессы сопровождаются появлением позитронов - положительных электронов, движение которых тоже является электрическим током. Вырисовываются возможности использовать образование тока в плазме - смеси электронов с атомными ядрами, полностью или почти полностью лишенных своих электронных оболочек. Электрический ток в плазме будущих магнитогидродинамических генераторов будет образовываться движением как электронов, так и положительно заряженных атомных ядер. 38

Таким образом, в наши дни на вопрос что такое электрический ток? следовало бы отвечать: это упорядоченное движение электрических зарядов.

ШУЮ СТПРПНУ ТЕЧЕТ

Можно ли ответить на этот вопрос?

В отдаленные времена, когда физики изучали сравнительно узкий круг известных им электрических явлений, были введены понятия положительного и отрицательного электричества. Знак плюс присвоили стеклянному электричеству - тому электрическому заряду, который возникает на стекле в результате натирания его шелком. Отрицательным электричеством стали считать сургучное - заряд, возникающий на сургуче, натертом шерстью. В дальнейшем условились считать, что электрический ток течет от плюса к минусу.

Такая терминология оказалась удобной. Она сохранилась до наших дней. На ее базе сформулированы все основные законы, правила и зависимости учения об электричестве.

Однако несоответствие подобной терминологии физической сущности электрических явлений стало очевидным уже в конце прошлого столетия, когда были открыты электроны. Это открытие показало, что электрический ток имеет зернистую структуру и представляет собой поток мельчайших отрицательных зарядов - электронов. Электроны движутся от минуса к плюсу, т. е. в направлении, обратном тому, какое было установлено на заре электротехники.

Это породило двойственность и путаницу. Во многих случаях, когда речь шла о направлении тока, приходилось Специально оговаривать, как понимать направление: по

Дырки

току или по электронам . Особенно болезненно эта терминологическая двойственность чувствуется в радиоэлектронике, где для уяснения работы схем и приборов часто бывает необходимо учитывать именно направление движения электронов. Например, в какую сторону проводит электронная лампа? Если считать по току , то лампа проводит от анода к катоду, а если по электронам - то от катода к аноду.

Иногда высказывается мысль о необходимости устранить двойственность терминологии и установить единообразие в представлении о направлении тока.

Можно ли осуществить подобное единообразие? Это сделать ие так легко, как кажется. Конечно, можно изъять из всей выходящей литературы упоминание о старом

толковании направления течения тока от плюса к минусу и ввести... А что же ввести? Направление движения электронов? Это было бы просто и правильно сделать в том случае, если бы электрический ток образовывали одни электроны или вообще одни отрицательные заряды. Но известно, что существуют носители тока двух знаков и под воздействием одного и того же поля они движутся навстречу друг другу. Во внешней цепи гальванического элемента электроны движутся в одном направлении, а внутри элемента положительные ионы движутся в обратном направлении. Внутри полупроводника с дырочной проводимостью дырки текут в одном направлении, в проводах электроны текут навстречу им, а в источнике тока положительные ионы движутся навстречу в обратном направлении. В результате в двух участках замкнутой цепи носители тока перемещаются в одну сторону, а в двух других участках - в обратную.

Какое бы явление ни было положено в основу определения направления тока, например порождаемое током магнитное поле, все равно, как только дело дойдет до носителей тока, на сцену выступит двойственность. И, в частности,

тянет ясно, что приводимые в учебниках правила штопора или правила левой руки верны только в отношении рредепенных носителей тока.

,СОПРОТИ№У1ЕНИС

Под словом сопротивление в электротехнике и радиотехнике понимается сопротивление, оказываемое движению электрических зарядов той средой, в которой это движение происходит.

Существуют вещества, в которых движение зарядов почти невозможно. Такие вещества называются изоляторами. В ряде веществ движение зарядов весьма затруднено. Такие вещества получили название полупроводников. Значительное количество веществ относится к категории проводников. Они характерны тем, что движущиеся заряды встречают в них минимальное сопротивление. Однако даже самые лучшие проводники, такие, как серебро или медь, все же оказывают движению зарядов определенное сопротивление, на преодоление которого приходится расходовать энергию.

Возможны ли случаи, когда движение зарядов происходит без сопротивления?

Мы знаем два таких случая.

Первый из них - движение зарядов в таком пространстве, которое мы условно называем пустотой (см. стр. 18). Если в подобное пространство, например в баллон, из Которого выкачан газ и в котором нет электрического и Магнитного полей, ввести заряд (например, способом тер-моэмнссии) и сообщить ему некоторую скорость, то он будет двигаться с этой скоростью, не затрачивая запасенной энергии.

Второй случай отсутствия сопротивления наблюдается У некоторых металлов в сверхпроводящем состоянии.