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熱載子 效應 ptt 在 Re: [問題] 一些電學名詞- 看板Physics - 批踢踢實業坊 的推薦與評價
※ 引述《dry123 (dry123)》之銘言：
: 【出處】施敏教科書
: 【題目】MOS熱載子效應、金半接面熱離子發射；Stress
: 【瓶頸】1.MOS中有提到高偏壓下的熱載子效應，
: 金半接面有提到電流都是熱離子發射所構成
: 請問這兩個名詞中的熱是指溫度嗎?
: 又，如果真是指溫度的話，
: 則熱載子效應代表在高溫時，載子的效應
: 以及熱離子發射代表在高溫時所造成的離子發射?
: (這樣解釋好像有點奇怪)
熱載子效應（Hot-carrier effect）中的「熱」只是一個讓我們感受到電荷
流動很快、撞擊力道很強的感受的詞，並不是想強調元件溫度劇烈上升。具
體而言，熱載子效應是指載子在足夠大的電場時，只需要短短的距離，就能
藉由 impact ionization 產生電子電洞對，進而使得基板產生漏電流。然後
這些載子又有可能因有足夠高的能量而跑到絕緣層中的能井（trap）中，累
積太多之後，會在底下的通道感應出足以顯著影響閾值電壓（threshold vol-
tage）的電荷，改變元件電性，使元件「故障」、「損毀」等。
金屬與半導體界面上的「熱發射效應」（Thermionic emission）的確跟溫度
比較有關係。對我來說，主要原因有兩個。第一，根據維基百科，這現象最初
是在較熱的金屬上觀察到的，Guthrie 發現比較高溫金屬較容易對空氣發射出
電流，而且他也觀察到如果金屬帶正電，那麼就不太會觀察到此現象。第二，
一個最粗淺的測定金屬功函數的方法（我沒測過，只是就固態物理課本而言），
就是觀察其熱發射電流與溫度的關係，也就是所謂的 Richardson-Dushman
equation：若繪製其 ln(j/T) 與 1/kT 的圖，那麼會得到斜率為 -W 的斜直線，
其中 W 為金屬功函數。因此，所謂的「熱」發射效應確實跟「熱」比較有關係。
: 2.電子學中，若是在電子元件中加入高偏壓，
: 則會稱將此電子元件Stress
: 請問為何將此步驟稱為Stress
: 是對於元件加上高電壓，可類似於機械中對於物體施加應力嗎?
: 請教各位
分享點自己的心得。先從霍爾效應講起，霍爾當時本來預期磁鐵旁邊的載流導
線上的電阻應該會變大（比起沒磁鐵的情況），但卻沒觀察到這現象，於是他說：
"The magnet may tend to deflect the current without being able to do so.
It is evident that in this case there would exist a state of stress in the
conductor, the electricity passing, as it were, toward one side of the wire."
此外，如果你 Google electrical stress，你會得到 176,000,000 筆結果。
意思是說這是一個非常普遍的用語。如第一個網頁所寫：
Electrical Stress Explained
https://www.cablejoints.co.uk/blog/article/electrical-stress
Without an insulation shield, you can see how the voltage leaves the
conductor travelling through the insulation, very erratically and
effectively seeking ground/earth, creating hot spots and eventually
cable failures.
The creation of an “insulation shield” allows the stress/flux to
travel very efficiently and evenly, along the cable, dissipating the
“stress” evenly.
所以，或許是因為中文的「電流」實在是太平順了，那個「流」給我們一種很
順暢、光滑的感覺，所以我們對於電流不會有一種「壓迫感」。但是對外國人
來說，或許「電」這個現象本身是很有「衝擊性」的，以奧斯特當年對電流磁
效應的解釋為例：
Oersted's Theory - Princeton University
https://reurl.cc/Gp2Ly
「我想，我們應該以『電衝擊』（conflict of electricity）來描述發生在這
導體內以及外面這空間的現象。電衝擊只會對磁性物質有作用，也就是說，電
衝擊能夠穿過所有不帶有磁性的物質。至於那些磁性物質，或者說組成這些磁性
物質的磁性微粒，就不得不一直抵擋這些電衝擊的作用，使得他們被這些持續
不斷的衝力給推動。」
“To the effect which takes place in this conductor and in the
surrounding space, we shall give the name of the conflict of
electricity…The electric conflict acts only on the magnetic
particles of matter. All non-magnetic bodies appear penetrable by
the electric conflict, while magnetic bodies, or rather their
magnetic particles, resist the passage of this conflict. Hence
they can be moved by the impetus of the contending powers.”
由此我們不難理解，為什麼英文中會有所謂的 electrical stress 諸如此類
的用法。畢竟 electricity 給外國人一種「衝擊」的感覺。而在我隨便搜尋
到的一個網站，也寫道：
Oersted, electric current and magnetism
https://reurl.cc/YqKp0
Oersted’s thinking
Oersted imagined an electric current ‘struggling’ through a wire.
As it flowed, this ‘conflict’ gave rise to heat and light, which
radiated away from the wire. Might it not also result in a magnetic
field, radiating away?
而高電壓與高電流基本上給人差不多的感覺，所以用 stress 來描述，以上述
脈絡來說，似乎還算說得過去，大概是這樣。
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.192.0.245
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1553709792.A.808.html
在 MOS 中，在通道中的電流往絕緣閘極外漏的成因中，底下兩個與「熱」載子效應
有關：
Channel hot electron injection
Injection by Fowler-Nordheim tunneling
我手邊的書將它們分為 Hot/Cold carrier injection phenomena
就像您說的那樣，冷熱是用來描述載子的能量高低。而穿隧現象的特別之處就在於，
即便載子沒有足夠高的動能以直接跨越 SiO2/Si 的能障（電子約3.1eV，電洞約
4.9eV），只要電場足夠大，載子仍有一定的機率能跑到氧化層上端的閘極，造成
漏電流。因為這種載子能量沒有很高，所以就用「冷」載子注入現象來形容。
※ 編輯: Philethan (123.192.0.245), 03/28/2019 14:52:34
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