ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №10
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.10.2
УДК: 53.097
исследование пРИМЕНИМОСТИ
МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
К АНАЛИЗУ НИЗКОЧАСТОТНОГО ШУМА
В.А. Сокуренко, Ю.В. Сахаров, П.Е. Троян
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
634050, Россия, г. Томск, просп. Ленина, д. 40
Статья поступила в редакцию 1 сентября 2025 г.
Аннотация. Низкочастотный шум является фундаментальным явлением для электронных компонентов и может использоваться как высокочувствительный диагностический параметр при прогнозировании деградации устройств. Толстопленочные резисторы на основе углерода обладают выраженными шумовыми характеристиками, что делает их перспективными объектами для изучения механизмов электропроводности. Целью работы является сопоставление вольт-амперных характеристик (ВАХ) и ВАХ низкочастотного шума для идентификации механизмов переноса заряда. Исследованы углеродсодержащие толстопленочные резисторы с полимерным наполнителем. Проведено сопоставление ВАХ и ВАХ низкочастотного тока шума в диапазоне частот 0,5-10 Гц при температурах 25, 45 и 65 °C. Экспериментальные данные анализировались в координатах, соответствующих механизмам Шоттки, Пула-Френкеля и туннельным моделям (прямое и термически облегченное туннелирование, эмиссия с ловушек, Фаулер-Нордгейма). Для механизмов Шоттки и Пула-Френкеля зафиксирована высокая корреляция между ВАХ и ВАХ шума с достоверностью аппроксимации R² > 0,98. В случае туннельных моделей наблюдались отклонения от линейности в низковольтной области, при напряжениях выше 2 В, зависимости выпрямлялись, что подтверждает доминирование процессов туннелирования. Показано, что анализ шумовых характеристик может служить надежным инструментом верификации механизмов электропроводности и применяться для диагностики структурных и энергетических параметров композитных резистивных материалов.
Ключевые слова: низкочастотный шум, ВАХ, механизм Шоттки, механизм Пула-Френкеля, туннелирование, барьер, верификация.
Финансирование: Данная работа выполнялась в рамках Программы развития ТУСУР на 2025-2036 годы Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030»
Автор для переписки: Сокуренко Вячеслав Артурович, sokurenko.sl.08@mail.ru
Литература
1. Vandamme L. K. J. Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electronic devices //IEEE Transactions on Electron Devices. – 2002. – Т. 41. – №. 11. – С. 2176-2187.
2. Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах. – 1986.
3. Snow E. S. et al. 1∕ f noise in single-walled carbon nanotube devices //Applied Physics Letters. – 2004. – Т. 85. – №. 18. – С. 4172-4174.
4. Gupta A. K., Sen A. K. Nonlinear dc response in composites: A percolative study //Physical Review B. – 1998. – Т. 57. – №. 6. – С. 3375.
5. Toker D. et al. Tunneling and percolation in metal-insulator composite materials //Physical review B. – 2003. – Т. 68. – №. 4. – С. 041403.
6. Ситников А. В., Калинин Ю. Е., Жилова О. В. Новые направления физики конденсированного состояния: учебное пособие [Электронный ресурс]. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2021. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=45763264 (дата обращения: 28.08.2025).
7. Furlan J. et al. Thermally assisted tunneling and the Poole–Frenkel effect in homogenous a-Si //Journal of applied physics. – 2003. – Т. 94. – №. 12. – С. 7604-7610.
8. Котова М. С. Резистивные переключения в органических структурах на основе модифицированной полимерной матрицы: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Специальность 01.04.10 – физика полупроводников. Томск, 2019.
9. Плотников В. В. Исследование механизмов проводимости в тонких пленках твердых растворов титаната бария-стронция: дис. … канд. физ.-мат. наук. Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния. СПб., 2016.
10. Nasyrov K. A., Gritsenko V. A. Transport mechanisms of electrons and holes in dielectric films //Physics-Uspekhi. – 2013. – Т. 56. – №. 10. – С. 999.
11. Mulder B. J. Recombination diffusion length of minority charge carriers in cuprous sulphide (chalcosite and djurleite) //physica status solidi (a). – 1972. – Т. 13. – №. 2. – С. 569-575.
12. Prudenziati M. et al. Tunnelling in thick-film (cermet) resistors and the minimum of resistance //Il Nuovo Cimento D. – 1983. – Т. 2. – №. 3. – С. 697-710.
Для цитирования:
Сокуренко В.А., Сахаров Ю.В., Троян П.Е. Исследование применимости моделей электропроводности к анализу низкочастотного шума. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.10.2