Эффект переключения
Эффе́кт переключе́ния, скачкообразный обратимый переход полупроводника (или полупроводниковой структуры) из высокоомного состояния в низкоомное под действием электрического поля напряжённостью, превышающей пороговое значение = 104–106 В/см. Термин «переключение» возник в связи с обнаружением быстрого (длительностью 10–11 с) и большого (на 4 порядка) изменения электрической проводимости халькогенидных стеклообразных полупроводников сложного состава, впервые наблюдавшегося российскими физиками Б. Т. Коломийцем и Э. А. Лебедевым в 1963 г. и американскими физиками С. Р. Овшинским и Дж. Пирсоном в 1961–1963 гг.
Эффект переключения наблюдают в полупроводниках, вольт-амперная характеристика (ВАХ) которых имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Такой вид ВАХ обусловлен формированием электрических доменов (для ВАХ -типа, см. Эффект Ганна, Диод Ганна) или токовых шнуров (для ВАХ S-типа, см. Шнурование тока).
При подаче на полупроводник прямоугольного импульса напряжения Uп, создающего электрическое поле, переход полупроводника в низкоомное состояние начинается через время 10–6–10–8 с; время самого скачка составляет около 10–10 с. Если для поддержания низкоомного состояния необходимо пропускать через полупроводник достаточно большой ток, то эффект переключения называют моностабильным; если низкоомное состояние после отключения постоянного напряжения легко восстанавливается при пропускании короткого мощного импульса тока, то эффект переключения называют бистабильным (с эффектом памяти).
В низкоомном состоянии ток течёт в узком канале (шнуре). Дифференциальное сопротивление образца с токовым шнуром близко к нулю. Плотность тока насыщения в шнуре порядка 104 А/см2. Сечение шнура практически линейно зависит от силы тока. Время восстановления пороговых параметров после снятия напряжения определяется восстановлением однородности образца и является линейной функцией расстояния между электродами.
Практически неограниченное число переключений (> 1014), стойкость ко всем видам внешних воздействий, возможность управления фазовыми превращениями в токовом шнуре обеспечивают использование эффекта переключения в стабилизаторах напряжения, для защиты интегральных схем от перенапряжения, в переключателях СВЧ-сигналов, в датчиках давления и температуры, генераторах сигналов специальной формы, операционных усилителях и др.