Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 47 стр.

где id,p – диффузионный ток пазонов при Сd,p > 0, соответствующий при диффузионном кон-
троле процесса внешнему, измеряемому току; id,p,lim – диффузионный ток пазонов при Сd,p = 0,
который может быть рассчитан согласно уравнению (1.72).
       Диффузионное перенапряжение пазонов (дырок) ηd,p,a, которое возможно при ано-
дной поляризации полупроводника, представляет разность электродных потециалов полу-
проводника Еd,p – Еp (см. уравнение (1.31)) при концентрации пазонов у границы с ОПЗ Сd,p
(Еd,p) и в объёме полупроводника Сp (Еp)
     ηd,p,a = –(Еd,p – Ep) = –(RT / F) ln(Cd,p / Cp) = –{(RT / F) ln [1 – (id,p / id,p,lim)]}.   (1.74)
         Знак (–) перед (Еd,p – Ep) связан с противоположным движением носителей тока к гра-
нице раздела в полупроводнике, чем в растворе. Последнее равенство уравнения (1.74) полу-
чено с использованием уравнения (1.73).
         По уравнению (1.74) перенапряжение должно стремиться к бесконечности при id,p →
id,p,lim. Однако при анодной поляризации полупроводников n-типа резкого возрастания пере-
напряжения вследствие диффузионных ограничений не наблюдается. Измеряемый внешний
ток больше, чем диффузионный ток пазонов (дырок), рассчитанный по уравнению (1.72),
особенно для полупроводников с большой шириной запрещенной зоны и при повышенных
концентрациях донорной примеси. Причины этого несоответствия обсуждаются в следую-
щей главе. За диффузионное перенапряжение нельзя принимать омическую поляризацию,
связанную, как правило, с падением напряжения в пленке поверхностных соединений, обыч-
но оксидов, имеющих высокое сопротивление.

     1.5. ОБЩИЙ ВИД ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ КРИВЫХ

     В общем случае суммарное торможение электродного процесса, т. е. общая поляриза-
ция ∆Е, или перенапряжение η, может зависеть не только от электрохимического и диффу-
зионного перенапряжений, но и от других его слагаемых (см. п. 1.2.5):
     ∆E = ∆Eaсt + ∆Econ + ∆Eоm;         η = ηэх + ηd + ηх + ηf + Ri,                             (1.75)
где R – общее омическое сопротивление.

     1.5.1. Химическое перенапряжение
      Химическое перенапряжение, или перенапряжение реакции ηx связано с уменьшени-
ем активности частиц А, участвующих в стадии разряда-ионизации вследствие затруднений
в реакции типа AνXδ = νAδ+ + δXν+, протекающей по химическому механизму
     ηх = ν(RT / nF) ln (aA,i /aA),                                                              (1.76)
где aA,i и aA – активность частиц А при протекании тока и в его отсутствии; ν – стехиометри-
ческий коэффициент частиц А в химической реакции. Он положителен при разряде частиц А
(катодная поляризация) и отрицателен при их ионизации (анодная поляризация). Изменениe
равновесной активности частиц А от aA до aA,i при протекании тока может быть связано, на-
пример, с изменением концентрации катионов, которые легко разряжаются на электроде, но
с трудом образуются в стадии протекания химических реакций типа диссоциации оснований,
кислот, ионизации инертных комплексов, десольватации ионов и т. п. Эти реакции могут
протекать в тонком слое электролита у поверхности электрода – гомогенные реакции – и в
адсорбционном слое на поверхности электрода – гетерогенные реакции.
     Константа скорости химической реакции не зависит ни от плотности протекающего
электрического тока, ни от электродного потенциала, если исключить нечастые случаи иони-
зации полярных частиц в электрическом поле слоя Гуи. Тем не менее, при прохождении тока
и потреблении частиц А в электродном процессе их активность будет отклоняться от равно-
весной (исходной). Скорость протекания контролирующей химической реакции в сторону
                                                    47