Что такое полупроводник. Сопротивление полупроводников. Все дело в примесях

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Фрэнсис Гэри Пауэрс в ходе слушаний в сенате в 1962 году

Недавний фильм Стивена Спилберга "Мост шпионов" посвящен истории обмена советского разведчика Рудольфа Абеля на американского пилота Фрэнсиса Гэри Пауэрса.

Пауэрс входил в группу летчиков, отобранных ЦРУ для выполнения сверхсекретных разведывательных полетов над территорией СССР. Он пилотировал самолет У-2 (U-2), который поднялся с авиабазы в Пакистане и проник вглубь территории СССР. Самолет летел на высоте около 20 км и считался недосягаемым для советских зенитных ракет.

В мае 1960 года Гэри Пауэрс, которому к тому времени было 30 лет и за плечами которого было участие в корейской войне, должен был пролететь над советскими военными объектами на Урале и приземлиться на американской авиабазе в Норвегии.

Однако на подлете к Свердловску У-2 попал под обстрел советских зенитных ракет, одна из которых подбила самолет.

"Я посмотрел вверх, огляделся и увидел, что всё залито оранжевым светом, - вспоминал впоследствии Пауэрс. - Не знаю, было ли это отражением взрыва в фонаре кабины самолета, или же всё небо было таким. Но помню, как сказал себе - "Боже, похоже, что всё кончено".

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Разведывательный самолет У-2 был оснащен мощными фотокамерами

Взрывом боеголовки ракеты у самолета оторвало крыло. Ручка управления перестала действовать, самолет стал быстро падать, войдя в неуправляемый штопор.

Сын Пауэрса, Гэри-младший, который был мальчиком в то время, хорошо помнит, что рассказывал ему отец о том, что произошло затем.

"Он решает катапультироваться - ведь именно к этому готовят всех пилотов. Но тут он понимает, что при этом ему отрежет ноги, потому что в кабине У-2 очень тесно и летчик сидит в очень неудобной позе. Для катапультирования надо занять строго определенное положение", - вспоминает сын Пауэрса.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Фрэнсис Гэри Пауэрс в летном костюме накануне фатального полета

В панике Пауэрс пытается занять такую позу, но это оказывается невозможным. Но тут он вспоминает, что есть еще один способ покинуть самолет - выбраться на фюзеляж из кабины.

Но когда фонарь кабины был отстрелен, воздушный поток "вытащил наполовину Пауэрса из кабины", говорит сын летчика. Как рассказывал Пауэрс на слушаниях в сенате в 1962 году, он не мог дотянуться до кнопки взрывного устройства на пульте управления, которое должно было уничтожить самолет и пилота.

Его удерживала в кабине только трубка кислородного прибора, но в конце концов ему удалось ее оторвать и его выбросило из самолета, после чего сработал парашют.

Это был удивительно наивный человек, но в то же время очень обаятельный и напуганным всем происходящим, прижатый спиной к стене парень, которому больше всего хотелось быть хозяином автозаправки, а не причиной международного шпионского скандала Иэн Макдугалл, корреспондент Би-би-си в Москве в 1962 году

Он пришел в себя после того, как парашют открылся. При нем были карты, которые он уничтожил, а также отравленная смертельным ядом булавка, скрытая в пустотелом серебряном долларе. Пауэрс решил, что доллар могут украсть, если он попадет в плен, и поэтому он извлек из монеты булавку и спрятал ее в кармане своего комбинезона.

Снижаясь на парашюте, он заметил, что за ним следует по земле автомобиль. После приземления его почти сразу схватили и доставили в местное отделение КГБ.

За всем этим последовал грандиозный международный скандал, в ходе которого американцы вначале вообще отрицали, что Пауэрс выполнял разведывательный полет.

Была выдвинута версия о том, что Пауэрс якобы изучал погодные условия по поручению аэрокосмического агентства НАСА и случайно сбился с курса. Эта версия была довольно убедительна - журналистам даже продемонстрировали самолет У-2 с серийным номером и логотипом НАСА.

Но эта версия рухнула после того, как советская сторона заявила, что задержан не только пилот, но и найдены останки самолета, которые не оставляли сомнения, что пилот следовал проложенному над территорией СССР маршруту.

Этот инцидент привел к срыву встречи в верхах, которая должна была состояться между Никитой Хрущёвым и Дуайтом Эйзенхауэром и отмене визита последнего в Москву.

Пауэрс предстал перед военным судом в Москве по обвинению в шпионаже.

В радиопередаче в конце 1960-х годов корреспондент Би-би-си в Москве Иэн Макдугалл так описывал происходившее в зале московского военного трибунала:

"Перед нами стоял аккуратно постриженный, довольно простой на вид, вежливый мужчина, окруженный со всех сторон советскими судебными чинами, который сознавал, что он причинил всему миру немало неприятностей".

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption На процессе в Москве Паэурс признал себя виновным в шпионаже

"Это был удивительно наивный человек, но в то же время очень обаятельный и напуганный всем происходящим, прижатый спиной к стене парень, которому больше всего хотелось быть хозяином автозаправки, а не причиной международного шпионского скандала", - вспоминает журналист.

Позднее журналист описал, как изменялось отношение к Пауэрсу советской стороны во время суда.

"До суда в советской прессе много писали, что Пауэрс не только шпион, который проник вглубь территории Советского Союза, но что он еще к тому же и предатель собственной страны, который выдал столько секретных сведений. Но к концу процесса отношение к нему сильно изменилось - люди, которые собирались перед зданием суда, говорили, что Пауэрс - неплохой парень, и что его просто использовали", - говорит Макдугалл.

Возможно, такому изменению отношения к американскому пилоту способствовало его покорное поведение и признание им своей вины. Но именно такое поведение вызвало нарекания в Соединенных Штатах.

"Вы выслушали все показания в суде, теперь вы должны принять решение о том, каким будет мое наказание, - заявил в Москве Пауэрс, обращаясь к военным судьям. - Я совершил серьезное преступление и сознаю, что должен быть за него наказан".

Судьи с ним согласились, в итоге Пауэрс был приговорен к 10 годам заключения, последние семь из которых он должен был провести в лагере.

Его отправили во Владимирскую центральную тюрьму, где он должен был отбыть первые три года своего срока перед отправкой в лагерь.

Но уже в 1962 году был организован обмен Пауэрса на советского разведчика Вильяма Фишера (он же Рудольф Абель). Абель был приговорен американским судом к 30 годам тюрьмы за шпионаж против США и содержался в тюрьме в штате Джорджия.

Правообладатель иллюстрации AP Image caption Том Хэнкс исполняет роль адвоката Донована, который защищал Абеля в суде и организовал обмен в Берлине Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Так выглядел Глиникский мост 10 февраля 1962 года, сразу после обмена Абеля на Пауэрса

Именно этот эпизод является центральным в новом фильме Спилберга. Обмен состоялся на знаменитом Глиникском мосту в Берлине.

По возвращении на родину Пауэрса не ждал восторженный прием.

"Когда мой отец вернулся домой, он с ужасом обнаружил, что в американской и британской прессе его объявили перебежчиком", - рассказывает Гэри Пауэрс- младший.

"Его вина состояла в том, что он не подорвал себя вместе с самолетом, что он выдал русским всё, что знал, и что он не выполнил приказа и не покончил с собой. Все эти обвинения были искажениями действительности, полуправдой, и иногда и откровенной ложью", - говорит сын пилота.

Правообладатель иллюстрации Alexander Nemonov Image caption Гэри Пауэрс-младший побывал в Москве и смог прикоснуться к обломкам самолета своего отца

Почему Пауэрс не покончил с собой? Почему он не взорвал свой самолет, прежде чем покинуть его? Почему он так покорно следовал указаниям советских юристов?

Эти вопросы обсуждались в американской прессе того времени, и ответы на них выставляли Пауэрса в весьма неблаговидном свете.

Но хотя у него и был с собой яд, никто не отдавал ему приказа о самоубийстве. Со времени корейской войны отравленная булавка предлагалась пилотам на случай принятия ими добровольного решения, чтобы избежать пыток.

Как и другим пилотам в его группе, Пауэрсу объяснили в ЦРУ, что если его схватят русские, он не обязан скрывать имеющуюся у него информацию.

"Это верно, что он не справился с заданием, верно, что не проявил особой храбрости, верно, что слишком покорно выполнял указания своих советских адвокатов, - говорил Иэн Макдугалл. - Несмотря ни на что, он остался самим собой, человеком, который оказался в центре схватки сил, гораздо больших, чем он сам".

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption На слушаниях в сенате Пауэрс рассказывал о том, что с ним случилось в небе над Свердловском

На слушаниях в сенате в 1962 году Пауэрс получил возможность реабилитировать себя в глазах американской общественности. Он был полностью оправдан, и даже получил 50 тысяч долларов в счет накопившегося за время заключения в СССР жалования.

Более того, ЦРУ пошло на исключительный шаг и опубликовало свой собственный доклад о поведении Пауэрса в плену. В нем говорилось, что тот ни разу не нарушил присяги и действовал в полном соответствии с данными ему распоряжениями.

Однако Пауэрсу так и не удалось окончательно избавиться от подозрений и неприязненного отношения многих его соотечественников. В 1970 году компания Lockheed, в которой он работал летчиком-испытателем, уволила его, возможно, из-за того, что в своей книге Пауэрс критически отзывался о ЦРУ.

После этого он стал работать пилотом в агентстве радиотелевизионных новостей и погиб в 1977 году, когда пилотируемый им вертолет разбился во время съёмок тушения лесного пожара в штате Калифорния.

Он похоронен на Арлингтонском национальном кладбище в Вашингтоне, а надпись на его надгробном камне гласит: "Фрэнсис Гэри Пауэрс, капитан ВВС США, Корея, 17 августа 1929 года - 1 августа 1977 года".

Там же содержится упоминание о двух его посмертных наградах - Медаль военнопленного и Крест за выдающиеся лётные заслуги.

Фрэнсис Гэри Пауэрс (англ. Francis Gary Powers; 17 августа 1929 - 1 августа 1977) - американский летчик, выполнявший разведывательные миссии для ЦРУ. Пилотируемый Пауэрсом самолет-шпион U-2 был сбит во время полета под Свердловском 1 мая 1960 года. Пауэрс выжил, был приговорен советским судом за шпионаж к 10 годам лишения свободы, но позже обменен на советского разведчика Рудольфа Абеля, разоблаченного в США.
Американский летчик-шпион Фрэнсис Гарри Пауэрс, чей самолет-разведчик "Локхид У-2" был сбит советской зенитной ракетой под Свердловском. Россия, Москва.16 ноября 1960

Родился в Дженкинсе, штат Кентукки, в семье шахтера (позднее - сапожника). Окончил колледж Миллиган близ города Джонсон-Сити, штат Теннесси.
С мая 1950 года добровольно поступил на службу в американскую армию, обучался в школе военно-воздушных сил в городе Гринвилл, штат Миссисипи, а затем на военно-воздушной базе в окрестностях города Феникса, штат Аризона. Во время учёбы летал на самолетах Т-6 и Т-33, а также на самолете F-80. После окончания школы служил летчиком на различных военно-воздушных базах США, будучи в звании старшего лейтенанта. Летал на истребителе-бомбардировщике F-84. Он должен был участвовать в Корейской войне, однако перед отправкой на театр военных действий у него возник аппендицит, а после излечения Пауэрс был завербован ЦРУ как опытный лётчик и уже не попал в Корею. В 1956 году в звании капитана покинул военно-воздушные силы и полностью перешел на работу в ЦРУ, где его привлекли к программе самолетов-разведчиков U-2. Как показал Пауэрс на следствии, за выполнение разведывательных заданий ему был установлен ежемесячный оклад в сумме 2500 долларов, тогда как в период службы в военно-воздушных силах США ему выплачивали 700 долларов в месяц.
Фрэнсис Гэри Пауэрс проходит летную подготовку. 1956

После привлечения к сотрудничеству с американской разведкой он был направлен для прохождения специальной подготовки на аэродром, расположенный в пустыне штата Невада. На этом аэродроме, являвшемся одновременно частью атомного полигона, он в течение двух с половиной месяцев изучал высотный самолет Lockheed U-2 и осваивал управление оборудованием, предназначенным для перехвата радиосигналов и сигналов радиолокационных станций. На самолетах этого типа Пауэрс совершал тренировочные полеты на большой высоте и на большие расстояния над Калифорнией, Техасом и северной частью США. После специальной подготовки Пауэрс был направлен на американо-турецкую военную авиационную базу Инджирлык, расположенную вблизи города Аданы. По заданию командования подразделения «10-10» Пауэрс с 1956 года систематически совершал на самолете U-2 разведывательные полеты вдоль границ Советского Союза с Турцией, Ираном и Афганистаном.
1 мая 1960 года Пауэрс выполнял очередной полет над СССР. Целью полета была фотосъемка военных и промышленных объектов Советского Союза и запись сигналов советских радиолокационных станций. Предполагаемый маршрут полета начинался на военно-воздушной базе в Пешаваре, проходил над территорией Афганистана, над территорией СССР с юга на север на высоте 20000 метров по маршруту Аральское море - Свердловск - Киров - Архангельск - Мурманск и завершался на военной авиабазе в Будё, Норвегия.
Фрэнсис Гэри Пауэрс в специальной экипировке для длительных полетов в стратосфере

Пилотируемый Пауэрсом U-2 пересек государственную границу СССР в 5:36 по московскому времени в двадцати километрах юго-восточнее города Кировабада, Таджикской ССР, на высоте 20 км. В 8:53 под Свердловском самолет был сбит ракетами класса «земля-воздух» из ЗРК С-75. Первая выпущенная ракета (вторая и третья не сошли с направляющих) ЗРК С-75 попала в U-2 недалеко от Дегтярска, оторвала у самолета Пауэрса крыло, повредила двигатель и хвостовую часть. Для надежного поражения было выпущено еще несколько зенитных ракет (всего в тот день было выпущено 8 ракет, о чем не упоминалось в официальной советской версии событий). В результате был случайно сбит советский истребитель МиГ-19, который летел ниже, не имея возможности подняться на высоту полета U-2. Пилот советского самолета старший лейтенант Сергей Сафронов погиб и посмертно награждён орденом Красного Знамени.
Останки сбитого самолета

Кроме того, на перехват нарушителя был поднят одиночный Су-9. Этот самолет перегонялся с завода в часть и не нес вооружения, поэтому его пилот Игорь Ментюков получил приказ таранить противника (при этом у него не было шансов спастись - из-за срочности вылета он не надел высотно-компенсационный костюм и не мог безопасно катапультироваться), однако не справился с задачей.
U-2 сбит ракетой С-75 на предельной дальности, при стрельбе по самолету вдогон. Неконтактный подрыв боевой части произошел сзади самолета. В результате хвостовая часть самолета разрушена, но гермокабина с летчиком осталась цела. Самолет стал беспорядочно падать с высоты свыше 20 километров. Пилот не паниковал, дождался высоты 10 тысяч метров и выбрался из машины. Затем на пяти километрах привел в действие парашют, по приземлении был задержан местными жителями в районе деревни Косулино, недалеко от обломков сбитого самолета. По версии, прозвучавшей во время суда над Пауэрсом, он по инструкции должен был воспользоваться катапультируемым креслом, однако не сделал этого, и на высоте около 10 км, в условиях беспорядочного падения машины, покинул самолет самостоятельно.
На месте падения самолета

Как только стало известно об уничтожении самолета, президент США Эйзенхауэр официально заявил, что пилот заблудился, выполняя задание метеорологов, однако советская сторона быстро опровергла эти утверждения, представив всему миру обломки специальной аппаратуры и показания самого пилота.
Советский официальный представитель Андрей Громыко выступает на пресс-конференции по поводу инцидента с У-2

Во время пресс-конференции

Выставка остатков сбитого американского самолета-шпиона "У-2". Центральный парк культуры и отдыха имени Горького. Россия, Москва

Хрущеву демонстрируют обломки от сбитого У-2

Хрущев во время посещения выставки

Военные атташе посольств иностранных государств на выставке остатков американского самолета-шпиона "У-2", сбитого 1 мая 1960 года под Свердловском (ныне Екатеринбург). Центральный парк культуры и отдыха имени Горького. Россия, Москва

Одна из деталей автоматического радиокомпаса

Объективы аэрофотоаппарата, установленного на самолете

Двигатель сбитого американского самолета «Локхид У-2", которым управлял летчик-шпион Фрэнсис Гэри Пауэрс, на выставке в парке имени Горького. Россия, Москва

Деньги и ценности для подкупа, которыми был снабжен Френсис Гэри Пауэрс

Экипировка американского разведчика

19 августа 1960 года Гэри Пауэрс был приговорен Военной коллегией Верховного суда СССР по статье 2 «Об уголовной ответственности за государственные преступления» к 10 годам лишения свободы, с отбыванием первых трех лет в тюрьме.
На процессе Пауэрса

Пауэрс во время процесса

10 февраля 1962 года в Берлине на мосту Глинике Пауэрса обменяли на советского разведчика Вильяма Фишера (он же Рудольф Абель). Обмен состоялся при посредничестве восточногерманского адвоката Вольфганга Фогеля.
По возвращении в США Пауэрса ожидал холодный прием. Первоначально Пауэрса обвиняли в неисполнении обязанности пилота по приведению в действие взрывного устройства самоликвидации разведывательного АФА, отснятой пленки и секретной аппаратуры, а также в том, что он не совершил самоубийство при помощи особой отравленной иглы, которая ему была выдана сотрудником ЦРУ. Однако военное дознание и расследование сенатского подкомитета по делам вооруженных сил сняли с него все обвинения.
Фрэнсис Гэри Пауэрс держит в руках модель самолета U-2, перед тем как давать показания в сенатском комитете по вооруженным силам 10 февраля 1962 года.

Фрэнсис Гэри Пауэрс свидетельствует перед сенатским комитетом.

Пауэрс продолжил работу в военной авиации, но данных о его дальнейшем сотрудничестве с разведкой нет. В период с 1963 по 1970 Пауэрс работал в фирме Локхид летчиком-испытателем. В 1970 написал в соавторстве книгу «Операция Перелет: воспоминания об инциденте с U-2» (англ. Operation Overflight: A Memoir of the U-2 Incident). Ходят слухи, что это привело к его увольнению из Локхид из-за негативной информации о ЦРУ в книге.
Авиаконструктор К. Джонсон и Г. Пауэрс на фоне U-2

Затем он стал радиокомментатором на радиостанции KGIL, а затем пилотом вертолёта в агентстве радиотелевизионных новостей KNBC в Лос-Анджелесе. 1 августа 1977 года он погиб при катастрофе пилотируемого им вертолёта, возвращаясь со съёмок тушения пожара в окрестностях Санта-Барбары. Вероятной причиной падения стал недостаток топлива. Вместе с Пауэрсом погиб оператор телекомпании Джордж Спирс. Похоронен на Арлингтонском кладбище.
Несмотря на неудачу его знаменитого разведывательного полета, Пауэрс в 2000 году был посмертно награжден за него. (получил Медаль военнопленного, Крест за выдающиеся латные заслуги, Памятную медаль национальной обороны). 12 июня 2012 года начальник штаба американских ВВС генерал Нортон Шварц вручил внуку и внучке Пауэрса «Серебряную Звезду» - третью по значимости военную награду США - за то, что тот «стойко отверг все попытки получить жизненно важную информацию об обороне или быть эксплуатируемым в целях пропаганды»
События вокруг процесса в фотографиях Карла Миданса
Жена американского летчика прибыла в Москву

Члены семьи Пауэрса прибыли в Москву

Члены семьи Пауэрса возле здания американского посольства

Мать Барбары Пауэрс,американский консул Ричард Снайдер, родители летчика, Барбара, жена Пауэрса во время судебного процесса

Супруги Пауэрс, родители американского летчика

Оливер Пауэрс, отец американского пилота, обвиненного в шпионаже в пользу Советов

Оливер Пауэрс разговаривает с другом семьи Солом Карри и неизвестным советским чиновником

Здание суда, где проходил процесс

Фрэнсис Гэри Пауэрс на советском телевидении в день начала судебного процесса

Родители американского пилота отдыхают в гостиничном номере в перерыве шпионского процесса.

Народ возле здания, где проходил суд над американским пилотом

Москвичи на улице во время суда над американским летчиком

Оливер Пауэрс на пресс-конференции обратился к советским властям с просьбой помиловать его сына

Супруги Пауэрс в своем гостиничном номере после пресс-конференции

Спустя полвека после освобождения Пауэрса из советской тюрьмы и его обмена на разведчика-нелегала Абеля - Фишера, Пентагон решил посмертно наградить своего лётчика.

Руководство ВВС США вручило серьёзную боевую награду - Серебряную звезду - его семье.

Напомним, что шпионский самолёт "У-2" Френсиса Гарри Пауэрса был сбит 1 мая 1960 года под Свердловском. В Пентагоне "РГ" сообщили, что награда за мужество и отвагу присвоена за проявление "исключительной преданности и храбрости, проявленной перед лицом вооружённого врага" и почти двухлетнего нахождения в плену в Советском Союзе.

Собственный корреспондент "РГ" в Вашингтоне побеседовал с Гарри Пауэрсом-младшим - сыном ставшего своеобразным символом "холодной войны" американского летчика - о его отце. Московский корреспондент "РГ", написавший книгу "Абель - Фишер" и детально изучивший судьбу Пауэрса, рассказывает о нём без всяких прикрас.

Последние медали были вручены вашему отцу 12 лет тому назад. Вы приняли Серебряную звезду от руководителя ВВС США генерала Нортона Шварца. Что означает эта награда для семьи Пауэрса?

Гарри Пауэрс-младший: Действительно, предыдущие награды - медаль военнопленного и медаль директора ЦРУ - были вручены отцу в мае 2000 года и ознаменовали 40 лет с момента инцидента с "У-2". Лично для меня Серебряная звезда является затянувшимся на полвека признанием того, что мой отец был героем своей страны, и она поставит точку в различных слухах и спекуляциях о нём.

Комментарий из Москвы

Обменённого в 1962-м Пауэрса поначалу заклеймили дома как предателя. И не только пресса с согражданами. Пилота, сознавшегося в шпионаже, вызвали в конгресс. Требовали объяснений, почему сознался? "А что было делать, - оправдывался потом Пауэрс. - Хотели, чтобы я сдался живым в руки русским и совершил самоубийство. Да, в потайном отверстии полой монеты у меня хранилась булавка со смертельным ядом. Но мне приказали употребить её, только если я не смогу выдержать мучений при пытках. Но чего не было, того не было". Так Пауэрс, рассказавший на следствии в Москве всё, что знал, сумел доказать, что поступил правильно. И даже сумел заставить ЦРУ выплатить ему по 2500 долларов в месяц - по тем временам сумма немаленькая - за два года отсидки.

Как вам удалось "пробить" вручение столь высокой боевой награды?

Гарри Пауэрс-младший: Рассекреченные в 1998 году документы подтвердили, что полет отца на "У-2" был совместной операцией ЦРУ и ВВС США. Это дало возможность официально признать его военнопленным, и именно поэтому он получил предыдущие награды. Десять лет спустя я узнал о двух других американских пилотах, сбитых на границах СССР и оказавшихся в советских тюрьмах, которые впоследствии получили высокие награды. На основании этого в январе 2011 года я написал письмо в Пентагон и поинтересовался, не является ли данный факт прецедентом и для моего отца. Спустя 10 месяцев Министерство обороны США подтвердило право отца на посмертное присуждение Серебряной звезды.

Комментарий из Москвы

Вернувшись, летчик конфликтовал в основном с ЦРУ. На то были у него особые основания. ЦРУ о нем как следует позаботилось. Он вообще не имел шансов катапультироваться: нажми он на кнопку, и он бы просто взорвался. Кресло пилота было заминировано.

Как часто Гарри Пауэрс вспоминал и рассказывал о том, что с ним произошло в 1960 году?

Пауэрс: Когда в 1962 году отец вернулся домой, его тщательно допросили следователи ЦРУ, и он рассказал им всё, с чем ему пришлось столкнуться. После этого он часто выступал в различных клубах, организациях и школах и рассказывал об обстоятельствах, при которых его сбили. Конечно, он не затрагивал чувствительные вопросы, связанные с секретами самолета "U-2" и национальной безопасностью США.

Комментарий из Москвы

Летчик был не из тех, кто ценил нормальное отношение к себе. Ненавидел Россию, и до такой степени, что когда в 1976-м наметились признаки разрядки, выступал где только мог и бесплатно, призывая: "Не верьте русским. Они хотят нас похоронить!"

Что именно отец рассказывал вам о пребывании в Лубянской тюрьме?

Пауэрс: Он вспоминал о том, как его держали в одиночной камере в течение трёх месяцев. Там он прошел серию жестких допросов со вспышками яркого света, острых вопросов, угроз смерти. Физических пыток, впрочем, не было. Следователи КГБ пытались расколоть и сломать его, тем самым заставив сотрудничать с ними.

Комментарий из Москвы

Жестких допросов не было. Никаких пыток и вспышек яркого света. Пауэрс был нужен не в качестве устрашения. Его, во всем признавшегося, выставляли на публичный суд и продемонстрировать миру свою гуманность. Лётчика не надо было ломать. Он был уже сломлен. При нем сразу после приземления обнаружили карту, инструкции по выживанию, фотодокументы, острый нож, пистолет с длинным стволом и с глушителем. А ещё несколько пар золотых часов и пять тысяч рублей - огромные тогда деньги. Свои же могли и взорвать в воздухе, и подстраховать, о чём свидетельствует и такая записка: "Я американец и не говорю по-русски. Мне нужны пища, убежище и помощь. Если вы мне поможете, вас наградят за это". Нашли и толстую иголку. Спросили, что это, и Пауэрс, принимая его допрашивавших за полных идиотов, ответил, что "обыкновенная булавка". Помните, та самая, "обыкновенная", с сильнодействующим ядом, которой, по мнению своих коллег из ЦРУ, он должен был бы уколоться на прощанье.

Пройдя через эту драму, отец всё же не выдал жизненно важную информацию, не подставил под угрозу другие программы и других пилотов "У-2" о которых он знал, и не отрекся от США. И именно поэтому ему вручается Серебряная звезда.

Пауэрс рассказал немало. Благодаря ему и были приняты меры, помешавшие "У-2" летать над СССР безнаказанно.

Что именно вам рассказывал Пауэрс о своем обмене на советского разведчика Рудольфа Абеля на известном мосту в Берлине?

Пауэрс: По его рассказам, это произошло холодным хмурым утром на мосту Глинике. Рудольф Абель был с одной стороны моста, а он - с другой. После того как сопровождающие удостоверились в их личностях, они одновременно пошли навстречу друг другу и своей свободе. Отец говорил мне, что к тому моменту он уже для себя твердо решил, что если бы что-то пошло не так, то он бы прыгнул с моста в реку и попытался использовать свой шанс на побег. Он действительно был решительно на это настроен, поскольку не хотел возвращаться в советскую тюрьму.

Комментарий из Москвы

Излишняя бравада. Пауэрса содержали во Владимирском централе. Кстати, вместе с легендарным генералом разведки Павлом Судоплатовым, отсидевшим своё от звонка до звонка. Первое время Пауэрс действительно загрустил - было от чего - и впал в депрессию. Из неё шпиона, приговорённого к десяти годам заключения - с отбыванием первых трех в тюрьме, вывели врачи. За два года он даже поправился. На мосту появился, об этом почему-то помнят все, кто встречал на другой стороне Абеля, грузный человек в нашей меховой шапке и хорошем зимнем пальто, да еще с чемоданом в руках. Как рассказывали очевидцы, среди вещей были аккуратно уложены традиционные русские сувениры и, прямо не верится, черная икра. Нет, судя по всему, совершать прыжки с моста Глинике никто не собирался. Навстречу располневшему Пауэрсу шел исхудалый полковник Абель в каком-то лёгоньком плащике, кепочке заключённого и с пластиковым пакетом в руках...

В США многие неоднозначно восприняли возвращение Пауэрса на родину в 1962 году. Его обвиняли в ошибках, в частности в том, что он не отравился имевшимся при нем цианидом, не уничтожил секретное оборудование и сдался живым. Почему к нему так относились и как он это воспринимал?

Пауэрс: Дело в том, что он вернулся домой в самый разгар "холодной войны". В Америке раздувалась "красная угроза", еще были отголоски маккартизма... Его дело было связано со шпионажем, тем более он долгое время находился за пределами "железного занавеса", не имея возможности себя защищать. В итоге, в США объявилось множество "политических экспертов", которые начали рассуждать на тему, что Пауэрс должен и чего он не должен был делать. Все это говорилось без осознания реальных фактов и обстоятельств, в которых оказался отец. Потребовалось 50 лет и вновь рассекреченные документы, чтобы окончательно установить истину о том, что именно с ним случилось в 1960 году и как он себя вёл впоследствии.

Комментарий из Москвы

Вскоре не только армия, но и ЦРУ признали Пауэрса своим. И хотя он был уволен из разведки без почестей, о нем заботились. Даже устроили в ЦРУ первую жену, с которой он развелся.

Ходят слухи, что книга Фрэнсиса Гарри Пауэрса "Операция "Перелет": Воспоминания об инциденте с У-2" сильно навредила ему, поскольку он в ней негативно отзывался о ЦРУ. Именно из-за этого он якобы потерял работу в компании "Локхид Мартин", где он был пилотом-испытателем. Это действительно так?

Пауэрс: Я не могу этого подтвердить, поскольку не нашел никаких доказательств на этот счет. Но именно так действительно считал мой отец. Поскольку еще за несколько месяцев до выхода книги его уволили из "Локхид Мартин". На основании того, что ему рассказали его бывшие коллеги, он стал персона нон грата для подрядчиков ЦРУ и минобороны именно из-за его книги.

Комментарий из Москвы

В "Локхиде" Пауэрс трудился до 1970-го. Ушёл из военных летчиков в 41 год, что считается по всем канонам нормальным. Из-за небрежности Пауэрса в баке его вертолета не оказалось бензина, вместе с ним погиб и телеоператор местного канала.

Согласно одной из версий историков, кто-то в правительстве США специально подставил Пауэрса. Эти люди хотели, чтобы "У-2" сбили над Советским Союзом с тем, чтобы разрядка, которой хотели и Никита Хрущев, и Дуайт Эйзенхауэр, была сорвана. Верите ли вы в такую теорию заговора?

Пауэрс: Нет, поскольку я твердо знаю, что в результате расследования не было выявлено никаких актов саботажа по отношению к самолету, как не было и людей, которые организовали бы падение "У-2" или его механическую поломку над СССР. Все это слухи и спекуляции, ведь точно известно, что самолет летел на высоте 17 500 футов, когда в хвостовую часть попала советская ракета, вызвав его разрушение. А всего по самолету было выпущено восемь ракет. Конечно, те, кто планировали эту операцию, могли бы послать "У-2" по другому маршруту, но даже в этом случае был шанс нарваться на ПВО. На самом деле ЦРУ знало, что какой-то шанс быть сбитым у их пилотов был всегда. В итоге, 1 мая 1960 года отец оказался не в том месте не в то время, а для русских всё было с точностью наоборот.

Комментарий из Москвы

ЦРУ даже не догадывалось о появлении ракет ПВО нового образца. Лётчики были уверены, что уж на высоте 25 км его не собьют. Потому и летали без страха.

Справка "РГ"

Френсис Гарри Паэурс родился 17 августа 1929 года в штате Кентукки. В 1950 году стал кадетом авиационного училища ВВС США. В мае 1956 года был принят на работу в летный отряд ЦРУ. В том же году начал совершать разведывательные полеты на самолете "U-2" над СССР. Пауэрс был сбит 1 мая 1960 года во время выполнения разведывательного полета над территорией Советского Союза и провел 21 месяц в тюрьме. В 1962 году вернулся в США в результате обмена на советского разведчика-нелегала, полковника Рудольфа Абеля.

На протяжении нескольких лет Пауэрс работал в фирме "Локхид Мартин". С 1972 года был пилотом вертолета в агентстве радиотелевизионных новостей в Лос-Анджелесе. В 1977 году он погиб в катастрофе пилотируемого им вертолета. Похоронен на Арлингтонском кладбище в пригороде Вашингтона. Серебряная медаль - не третья, а четвертая награда Пауэрса. До этого были медаль военнопленного. Памятная медаль национальной обороны и Крест за выдающиеся летные заслуги.

Александр ГАСЮК (Вашингтон), Николай ДОЛГОПОЛОВ (Москва)

Послесловие к материалу

ПОЧЕМУ ЖЕ ПЛЕНЕННЫЙ ЛЕТЧИК-ШПИОН ПАУЭРС ВСЁ РАССКАЗАЛ ЧЕКИСТАМ?

С момента инцидента с Пауэрсом прошло более 50 лет. Это время достаточное, чтобы многие тайны уже не существующей страны – СССР перестали быть тайными.

К юбилею сбития американского шпионского самолета У-2 появились замечательные публикации в нашей прессе, одну из которых вы, я надеюсь, только что прочитали. Кое-какие документы о шпионской программе полетов У-2 рассекретили сами американцы, но недосказанности остались.

Кто же такой Френсис Пауэрс?

Беспринципный шпион? Герой Америки или ее предатель? А может быть это был очень неглупый человек, большой профессионал своего дела, которого американские спецслужбы использовали во многом втёмную для осуществления грязных дел, которые шли не на пользу американскому народу и которые едва не поставили мир на грань ядерной войны, но который когда у него появилось время подумать поменял свои взгляды?

Начнём издалека.

В начале 80-х годов прошлого века, после моего прихода на работу в органы государственной безопасности я познакомиться с удивительной женщиной – бывшей радисткой из партизанкой бригады знаменитого Дмитрия Заслонова, ветераном советской разведки, назовем её Зинаидой Гавриловной.

Невысокая, седая женщина, честная, работящая, бывшая партизанка (она потеряла на войне одно лёгкое), а потом и сотрудник советской разведки. Она не получила больших чинов или богатств, как и большинство других заслуженных участников войны, но не обижалась и не тяготилась этим. У неё была дочь, любимая работа, небольшая, но отдельная однокомнатная квартира и этого ей вполне хватало.

Когда наступал какой-либо праздник – Зинаида Гавриловна надевала все свои заслуженно полученные награды и на неё, подтянутую и помолодевшую, любо-дорого было посмотреть. Такого количества боевых орденов и медалей в нашем чекистском коллективе не было ни у кого, даже у генералов.

Жизнь у Зинаиды Гавриловны складывалась не простая, но мне выпало счастье оказать некоторые услуги этому неординарному человеку, и у нас завязалась самая настоящая дружба. Во время наших встреч я часто просил её рассказать что-нибудь интересное или поучительное из легендарного прошлого, и она оказалась очень отзывчивым и благодарным человеком.

Она много рассказывала мне о войне: как училась на радиста в спецшколе НКВД, как её забросили к партизанам в Белоруссию, как воевали диверсанты-профессионалы (воевать-то тоже надо было уметь), как допрашивали плененных партизанами немецких солдат и офицеров (противник был очень достойный, но они, всё-таки, всё рассказывали) и как их потом расстреливали. После того, что немцы натворили в Белоруссии, ждать пощады от партизан им уже не приходилось. Во время расстрела немцы бросались на винтовки партизан с криками “Да здравствует Великая Германия!” и умирали. Умирали хорошие немцы и плохие, нацисты и просто мобилизованные, но деть их партизанам было некуда.

Да и сама жизнь партизана висела на волоске и могла прерваться в любой момент.

Вот она коллизия войны. Сегодня ты, а завтра тебя.

В начале 60-х годов прошлого века Зинаида Гавриловна. работала в Большом Секретариате Комитета государственной безопасности CCCР. Т.к. она в совершенстве владела стенографией, её часто привлекали к стенографированию допросов шпионов, которые проводили следователи следственного отдела КГБ. Стенографировала она и допросы сбитого американского лётчика Френсиса Пауэрса.

Допросы шли вначале очень тяжело. Кроме лётного обучения Пауэрс прошёл ещё и специальную подготовку и был готов даже к жёстким допросам. Более того, он ожидал, что его будут бить и даже пытать. Но на улице был не 1937 год и даже не 1942, а он находился не в болотах и лесах Белоруссии, а в Москве, на Лубянке. Жизни Пауэрса ничего не угрожало. Но в своих рассказах сыну Пауэрс не врал. Несколько устрашающих инсценировок следователи всё-таки сделали. Cтрашна не смерть, а угроза смерти, не пытки, а угрозы их применения. Зинаида Гавриловна рассказывала, как после этих спектаклей ребята-следователи от души хохотали, это была для них хорошая разрядка. Но дело вперёд не двигалось.

Было ясно, что Пауэрс – не пилот одиночка, что эта серьезнейшая глобальная разведывательная программа. C июля 1956 года по апрель 1960 года самолеты У-2 совершили 23 сверхдлительных полёта над территорией СССР. Американцами проводилась обширнейшая аэрофотосъемка территории Советского Союза, точно также как и немцами перед войной. Высотные самолеты безнаказанно летали над нашей территорией. Сегодня у высотника разведывательная аппаратура, а завтра бомба? Сегодня разведка, а завтра война?

Эти полёты надо было прекратить. Но для этого требовалось узнать: что за высотные самолеты нарушают нашу границу, их характеристики, слабые и сильные места, могут ли нести на своём борту атомную бомбу, кто на них летает, маршруты движения, кто заказчик? И т.д., и т.п. А этой информацией обладал только Пауэрс, но он молчал. К нему надо было найти какой-то очень простой подход, и следователи нашли.

Сначала составили психологический портрет сбитого пилота.

Умный, профессионал (5-й или 7-й пилот в военно-воздушных силах США), честолюбивый, патриот своей страны, антисоветски настроен, обладает здравым смыслом и склонен к анализу, недолюбливает, а где-то и ненавидит собственное начальство (которое считает себя умнее всех, а его держит за расходный материал) и т.д.

Когда психологический портрет был составлен, то лёд тронулся.

Пауэрс был патриотом своей страны (и он не раз это доказывал своими рискованными полётами над чужими территориями на новейшем высотном, но очень хрупком самолёте), но он не хотел войны между США и СССР. Он был отличным пилотом, но он вторгся в чужую страну и был сбит, он проиграл свой последний бой, а проигрывать надо уметь. Во время всех непредвиденных происшествий над территорией СССР он должен был умереть, но умереть в бою за родину героем – это одно, а безвестно на чужой земле неизвестно за что – это другое. Он был к этому не готов, он был против такого поворота дела, но его мнение никому из его начальников не было интересно, а зря. И, наконец, он был ещё жив, а американские власти уже от него отказались, заявив, что самолёт Пауэрса совершал научно-исследовательский полёт и разбился, а неуправляемый самолет с потерявшем сознание летчиком мог нарушить воздушное пространство СССР.

Пауэрс любил свою страну, но ненавидел своё чванливое начальство, которое ни во что не ставило своих подчинённых, с их бредовой идеей мирового господства. И он сообщил следователям-чекистам информацию и о самолете, и о разведывательной программе, и о её заказчиках, которая позволила пресечь в дальнейшем полеты У-2 над территорией СССР.

В дальнейшем американские самолеты-разведчики У-2 были сбиты ракетами советского производства над Китаем и Кубой. И это уже была агония всей программы.

Погиб Пауэрс при катастрофе вертолёта в 1977 году, в котором якобы по его вине не оказалось достаточного количества горючего. В это верится с большим трудом. Скорее всего, его настигла отложенная смерть, которую он избежал 1 мая 1960 года, когда не стал катапультироваться с подбитого советской ракетой самолёта и не стал колоть себя отравленной иглой. Он должен был умереть по задумке американских стратегов-“миротворцев”, которые едва не ввергли весь мир в ядерную катастрофу, но он остался жив, и этого, скорее всего, ему не простили.

А сын у Пауэрса оказался замечательным человеком, для которого память об отце стала священной. Я думаю, любой отец гордился бы таким сыном.

Виктор АНДРЕЕВ

Полупроводниковые приборы, обладающие рядом свойств, которые делают их применение предпочтительным перед вакуумными приборами, все более широко используются в электронной технике. В последние годы, характеризующиеся прогрессом в полупроводниковой электронике, разрабатываются приборы на новых физических принципах.

К полупроводникам относят многие химические элементы, такие, как кремний, германий, индий, фосфор и др., большинство оксидов, сульфидов, селенидов и теллуридов, некоторые сплавы, ряд минералов. По словам академика А. Ф. Иоффе, "полупроводники - это почти весь окружающий нас неорганический мир".

Полупроводники бывают кристаллические, аморфные и жидкие. В полупроводниковой технике обычно используют только кристаллические полупроводники (монокристаллы с примесями не более одного атома примеси на 1010 атомов основного вещества). Обычно к полупроводникам относят вещества, по удельной электрической проводимости занимающие промежуточное положение между металлами и диэлектриками (отсюда происхождение их названия). При комнатной температуре удельная электрическая проводимость их составляет от 10-8 до 105 См/м (для металлов - 106-108 См/м, для диэлектриков - 10-8-10-13 См/м). Основная особенность полупроводников - возрастание удельной электрической проводимости при повышении температуры (для металлов она падает). Электропроводность полупроводников значительно зависит от внешних воздействий: нагревания, облучения, электрического и магнитного полей, давления, ускорения, а также от содержания даже незначительного количества примесей. Свойства полупроводников хорошо поясняются с помощью зонной теории твердого тела.

Атомы всех веществ состоят из ядра и электронов, движущихся по замкнутой орбите вокруг ядра. Электроны в атоме группируются в оболочки. У основных полупроводников, используемых для создания полупроводниковых приборов - кремния и германия, кристаллическая решетка тетраэдрическая (имеет форму правильной треугольной пирамиды) (рис. 16.1). Проекция структуры Ge на плоскость показана на рис. 16.2. Каждый валентный электрон, т. е. электрон, находящийся на внешней, незаполненной, оболочке атома, в кристалле принадлежит не только своему, но и ядру соседнего атома. Все атомы в кристаллической решетке расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и связаны ковалентными связями (ковалентной называется связь между парой валентных электронов двух атомов, на рис. 16.2 она показана двумя линиями). Эти связи являются прочными; чтобы их разорвать, нужно извне приложить энергию.

Энергия электрона W дискретна, или квантована, поэтому электрон может двигаться только по той орбите, которая соответствует его энергии. Возможные значения энергии электрона можно представить на диаграмме энергетическими уровнями (рис. 16.3). Чем более удалена орбита от ядра, тем больше энергия электрона и тем более высок его энергетический уровень. Энергетические уровни разделены зонами II, соответствующими запрещенной энергии для электронов (запрещенные зоны). Так как в твердом теле соседние атомы находятся очень близко друг от друга, это вызывает смещение и расщепление энергетических уровней, в результате чего образуются энергетические зоны, называемые разрешенными (I, III, IV на рис. 16.3). Ширина разрешенных зон обычно равна нескольким электрон-вольт. В энергетической зоне число разрешенных уровней равно числу атомов в кристалле. Каждая разрешенная зона занимает определенную область энергии и характеризуется минимальным и максимальным уровнями энергии, которые называются соответственно дном и потолком зоны.

Разрешенные зоны, в которых электроны отсутствуют, называются свободными (I). Свободная зона, в которой при температуре 0 К электронов нет, а при более высокой температуре они могут в ней находиться, называется зоной проводимости.

Она находится выше валентной зоны (III) - верхней из заполненных зон, в которых все энергетические уровни заняты электронами при температуре 0 К.

В зонной теории подразделение твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики основано на ширине запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости и степени заполнения разрешенных энергетических зон (рис. 16.4). Ширина запрещенной зоны ΔWa называется энергией активации собственной электропроводности. Для металла ΔWa = 0 (рис. 16.4, а); условно при ΔWa ≤ 2 эВ кристалл является полупроводником (рис. 16.4,6), при ΔWa ≥ 2 эВ - диэлектриком (рис. 16.4, в). Так как у полупроводников значение ΔWa сравнительно невелико, то достаточно сообщить электрону энергию, сравнимую с энергией теплового движения, чтобы он перешел из валентной зоны в зону проводимости. Этим объясняется особенность полупроводников - увеличение электропроводности при повышении температуры.

Электропроводность полупроводников. Собственная электропроводность. Для того чтобы вещество обладало электропроводностью, оно должно содержать свободные носители заряда. Такими носителями заряда в металлах являются электроны. В полупроводниках - электроны и дырки.

Рассмотрим электропроводность собственных полупроводников (i-тип), т. е. таких веществ, в которых не содержатся примеси и нет структурных дефектов кристаллической решетки (пустых узлов, сдвигов решетки и др.) При температуре 0 К в таком полупроводнике свободных носителей заряда нет. Однако с повышением температуры (или при другом энергетическом воздействии, например освещении) часть ковалентных связей может быть разорвана и валентные электроны, став свободными, могут уйти от своего атома (рис. 16.5). Потеря электрона превращает атом в положительный ион. В связях на том месте, где раньше был электрон, появляется свободное ("вакантное") место - дырка. Заряд дырки положительный и по абсолютному значению равен заряду электрона.

Свободное место - дырку - может заполнить валентный электрон соседнего атома, на месте которого в ковалентной связи образуется новая дырка, и т. д. Таким образом, одновременно с перемещением валентных электронов будут перемещаться и дырки. При этом следует иметь в виду, что в кристаллической решетке атомы "жестко" закреплены в узлах. Уход электрона из атома приводит к ионизации, а последующее перемещение дырки означает поочередную ионизацию "неподвижных" атомов. Если электрическое поле отсутствует, электроны проводимости совершают хаотическое тепловое движение. Если полупроводник поместить во внешнее электрическое поле, то электроны и дырки, продолжая участвовать в хаотическом тепловом движении, начнут перемещаться (дрейфовать) под действием поля, что и создаст электрический ток. При этом электроны перемещаются против направления электрического поля, а дырки, как положительные заряды,- по направлению поля. Электропроводность полупроводника, возникающая за счет нарушения ковалентных связей, называется собственной электропроводностью.

Электропроводность полупроводников может быть объяснена и с помощью зонной теории. В соответствии с ней все энергетические уровни валентной зоны при температуре 0 К заняты электронами. Если электронам сообщить извне энергию, превышающую энергию активации ΔWa, то часть валентных электронов перейдет в зону проводимости, где они станут свободными, или электронами проводимости. Вследствие ухода электронов из валентной зоны в ней образуются дырки, число которых, естественно, равно числу ушедших электронов. Дырки могут быть заняты электронами, энергия которых соответствует энергии уровней валентной зоны. Следовательно, в валентной зоне перемещение электронов вызывает перемещение в противоположном направлении дырок. Хотя в валентной зоне перемещаются электроны, обычно удобнее рассматривать движение дырок.

Процесс образования пары "электрон проводимости - дырка проводимости" называется генерацией пары носителей заряда (1 на рис. 16.6). Можно сказать, что собственная электропроводность полупроводника - это электропроводность, вызванная генерацией пар "электрон проводимости - дырка проводимости". Образовавшиеся электронно-дырочные пары могут исчезнуть, если дырка заполняется электроном: электрон станет несвободным и потеряет возможность перемещения, а избыточный положительный заряд иона атома окажется нейтрализованным. При этом одновременно исчезают и дырка, и электрон. Процесс воссоединения электрона и дырки называется рекомбинацией (2 на рис. 16.6). Рекомбинацию в соответствии с зонной теорией можно рассматривать как переход электронов из зоны проводимости на свободные места в валентную зону. Отметим, что переход электронов с более высокого энергетического уровня на более низкий сопровождается высвобождением энергии, которая либо излучается в виде квантов света (фотоны), либо передается кристаллической решетке в виде тепловых колебаний (фононы). Среднее время существования пары носителей заряда называется временем жизни носителей заряда. Среднее расстояние, которое проходит носитель заряда за время жизни, называется диффузионной длиной носителя заряда (Lр, - для дырок, Ln - для электронов).

При постоянной температуре (и в отсутствие других внешних воздействий) кристалл находится в состоянии равновесия: число генерированных пар носителей заряда равно числу рекомбинированных пар. Число носителей заряда в единице объема, т. е. их концентрация, определяет значение удельной электрической проводимости. Для собственного полупроводника концентрация электронов ni равна концентрации дырок pi (ni = pi).

Примесная электропроводность. Если в полупроводник внести примесь, он будет обладать помимо собственной электропроводности еще и примесной. Примесная электропроводность может быть электронной или дырочной. В качестве примера рассмотрим случай, когда в чистый германий (четырехвалентный элемент) вводится примесь пятивалентного элемента, например мышьяка (рис. 16.7, а). Атом мышьяка связывается в кристаллической решетке германия ковалентными связями. Но в связи могут участвовать только четыре валентных электрона мышьяка, а пятый электрон оказывается "лишним", менее сильно связанным с атомом мышьяка. Для того чтобы этот электрон оторвать от атома, нужно значительно меньше энергии, поэтому уже при комнатной температуре он может стать электроном проводимости, не оставляя при этом в ковалентной связи дырки. Таким образом, в узле кристаллической решетки появляется положительно заряженный ион примеси, а в кристалле - свободный электрон. Примеси, атомы которых отдают свободные электроны, называются донорными (донорами).

На рис. 16.7,б показана диаграмма энергетических зон полупроводника с донорной примесью. В запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости создается разрешенный энергетический уровень (примесный, донорный), на котором при температуре, близкой к 0 К, располагаются "лишние" электроны. Для перевода электрона с примесного уровня в зону проводимости требуется меньше энергии, чем для перевода электрона из валентной зоны. Расстояние от донорного уровня до дна зоны проводимости называется энергией ионизации (активации) доноров ΔWиd.

Внесение в полупроводник донорной примеси существенно увеличивает концентрацию свободных электронов, а концентрация дырок остается такой же, какой она была в собственном полупроводнике. В таком примесном полупроводнике электропроводность обусловлена в основном электронами, ее называют электронной, а полупроводники - полупроводниками n-типа. Электроны в полупроводниках n-типа являются основными носителями заряда (их концентрация высока), а дырки - неосновными.

Если в германий ввести примесь трехвалентного элемента (например, индия), то для образования восьмиэлектронной ковалентной связи с германием индию не хватит одного электрона. Одна связь останется незаполненной. При незначительном повышении температуры в незаполненную валентную связь может перейти электрон соседнего атома германия, оставив на своем месте дырку (рис. 16.8, а), которая может быть также заполнена электроном и т. д. Таким образом, дырка как бы перемещается в полупроводнике. Примесный атом превращается в отрицательный ион. Примеси, атомы которых способны при возбуждении принять валентные электроны соседних атомов, создав в них дырку, называют акцепторными или акцепторами.

На рис. 16.8,б показана диаграмма энергетических зон полупроводника с акцепторной примесью. В запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны создается примесный энергетический уровень (акцепторный). При температурах, близких к 0 К, этот уровень свободен, при повышении температуры он может быть занят электроном валентной зоны, в которой после ухода электрона образуется дырка. Расстояние от потолка валентной зоны до акцепторного уровня называется энергией ионизации (активации) акцепторов ΔWиa. Внесение в полупроводник акцепторной примеси существенно увеличивает концентрацию дырок, а концентрация электронов остается такой же, какой она была в собственном полупроводнике. В этом примесном полупроводнике электропроводность обусловлена в основном дырками, ее называют дырочной, а полупроводники - полупроводниками р-типа. Дырки для полупроводника р-типа - основные носители заряда, а электроны - неосновные.

В примесных полупроводниках наряду с примесной электропроводностью существует и собственная, обусловленная наличием неосновных носителей. Концентрация неосновных носителей в примесном полупроводнике уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается концентрация основных носителей, поэтому для полупроводников n-типа справедливо соотношение nnpn = nipi = ni2 = pi2 , а для полупроводников р-типа - соотношение ppnp = ni2 = pi2 , где nn и pn - концентрация основных, a pp и np - концентрация неосновных носителей заряда соответственно в полупроводнике n и р-типа.

Удельная электрическая проводимость примесного полупроводника определяется концентрацией основных носителей и тем выше, чем больше их концентрация. На практике часто встречается случай, когда полупроводник содержит и донорные, и акцепторные примеси. Тогда тип электропроводности будет определяться примесью, концентрация которой выше. Полупроводник, у которого концентрации доноров Nd и акцепторов Na равны (Nd = Na)), называют скомпенсированным.

Какие у него особенности? Какова физика полупроводников? Как они построены? Что такое проводимость полупроводников? Какими физическими показателями они обладают?

Что называют полупроводниками?

Так обозначают кристаллические материалы, которые не проводят электричество столь хорошо, как это делают металлы. Но всё же этот показатель лучше, чем имеют изоляторы. Такие характеристики обусловлены количеством подвижных носителей. Если рассматривать в общем, то здесь существует крепкая привязанность к ядрам. Но при введении в проводник нескольких атомов, допустим, сурьмы, которая обладает избытком электронов, это положение будет исправляться. При использовании индия получают элементы с позитивным зарядом. Все эти свойства широко применяются в транзисторах - специальных устройствах, которые могут усиливать, блокировать или пропускать ток только в одном направлении. Если рассматривать элемент NPN-типа, то можно отметить значительную усиливающую роль, что особенно бывает важным при передаче слабых сигналов.

Конструктивные особенности, которыми обладают электрические полупроводники

Проводники имеют много свободных электронов. Изоляторы ими вообще практически не обладают. Полупроводники же содержат и определённое количество свободных электронов, и пропуски с позитивным зарядом, которые готовы принять освободившиеся частицы. И что самое главное - они все проводят Рассмотренный ранее тип NPN-транзистора - не единый возможный полупроводниковый элемент. Так, существуют ещё PNP-транзисторы, а также диоды.

Если говорить про последний кратко, то это такой элемент, что может передавать сигналы только в одном направлении. Также диод может превратить переменный ток в постоянный. Каков механизм такого превращения? И почему он двигается только в одном направлении? Зависимо от того, откуда идёт ток, электроны и пропуски могут или расходиться, или идти навстречу. В первом случает из-за увеличения расстояния происходит прерывание подачи снабжения, поэтому и осуществляется передача носителей негативного напряжения только в одну сторону, то есть проводимость полупроводников является односторонней. Ведь ток может передаваться исключительно в случае, если составляющие частицы находятся рядом. А это возможно только при подаче тока с одной стороны. Вот такие типы полупроводников существуют и используются на данный момент.

Зонная структура

Электрические и оптические свойства проводников связаны с тем, что при заполнении электронами уровней энергии они отделены от возможных состояний запрещенной зоной. Какие у неё особенности? Дело в том, что в запрещенной зоне отсутствуют уровни энергии. При помощи примесей и дефектов структуры это можно изменить. Высшая полностью заполненная зона называется валентной. Затем следует разрешенная, но пустая. Она называется зоной проводимости. Физика полупроводников - довольно интересная тема, и в рамках статьи она будет хорошо освещена.

Состояние электронов

Для этого используются такие понятия, как номер разрешенной зоны и квазиимпульс. Структура первой определяется законом дисперсии. Он говорит о том, что на неё влияет зависимость энергии от квазиимпульса. Так, если валентная зона является целиком заполненной электронами (которые переносят заряд в полупроводниках), то говорят, что в ней отсутствуют элементарные возбуждения. Если по какой-то причине частицы нет, то это значит, что здесь появилась положительно заряженная квазичастица - пропуск или дыра. Они являются носителями заряда в полупроводниках в валентной зоне.

Вырожденные зоны

Валентная зона в типичном проводнике является шестикратно вырожденной. Это без учета спин-орбитального взаимодействия и только когда квазиимпульс равен нулю. Она может расщепляться при этом же условии на двукратно и четырехкратно вырожденные зоны. Энергетическое расстояние между ними называется энергией спин-орбитального расщепления.

Примеси и дефекты в полупроводниках

Они могут быть электрически неактивными или активными. Использование первых позволяет получать в полупроводниках плюсовой или минусовой заряд, который может быть компенсирован появлением дыры в валентной зоне или электрона в проводимой зоне. Неактивные примеси являются нейтральными, и они относительно слабо влияют на электронные свойства. Причем часто может иметь значение то, какую валентность имеют атомы, которые берут участие в процессе передачи заряда, и строение

Зависимо от вида и количества примесей может меняться и соотношение между количеством дыр и электронов. Поэтому материалы полупроводников должны всегда тщательно подбираться, чтобы получить желаемый результат. Этому предшествует значительное количество расчетов, а в последующем и экспериментов. Частицы, которые большинство называют основными носителями заряда, являются неосновными.

Дозированное введение примесей в полупроводники позволяет получать устройства с требуемыми свойствами. Дефекты в полупроводниках также могут быть в неактивном либо активном электрическом состоянии. Важными здесь являются дислокация, межузельный атом и вакансия. Жидкие и некристаллические проводники реагируют на примеси по-другому, чем кристаллические. Отсутствие жесткой структуры в конечном итоге выливается в то, что перемещенный атом получает другую валентность. Она будет отличаться от той, с которой он первоначально насыщает свои связи. Атому становится невыгодно отдавать или присоединять электрон. В таком случае он становится неактивным, и поэтому примесные полупроводники имеют большие шансы на выход из строя. Это приводит к тому, что нельзя менять тип проводимости с помощью легирования и создать, к примеру, р-n-переход.

Некоторые аморфные полупроводники могут изменять свои электронные свойства под воздействием легирования. Но это относится к ним в значительно меньшей степени, чем к кристаллическим. Чувствительность аморфных элементов к легированию можно повысить с помощью технологической обработки. В конечном итоге хочется отметить, что благодаря длительной и упорной работе примесные полупроводники все же представлены целым рядом результатов с хорошими характеристиками.

Статистика электронов в полупроводнике

Когда существует то количество дыр и электронов определяется исключительно температурой, параметрами зонной структуры и концентрацией электрически активных примесей. Когда рассчитывается соотношение, то считается, что часть частиц будет находиться в зоне проводимости (на акцепторном или донорном уровне). Также принимается во внимание тот факт, что часть может уйти с валентной территории, и там образуются пропуски.

Электропроводность

В полупроводниках, кроме электронов, в качестве носителей зарядов могут выступить и ионы. Но их электропроводность в большинстве случае пренебрежительно мала. В качестве исключения можно привести только ионные суперпроводники. В полупроводниках действует три главных механизма электронного переноса:

1. Основной зонный. В этом случает электрон приходит в движение благодаря изменению его энергии в пределах одной разрешенной территории.
2. Прыжковый перенос по локализованным состояниям.
3. Поляронный.

Экситон

Дыра и электрон могут образовывать связанное состояние. Оно называется экситоном Ванье-Мотта. При этом которая соответствует краю поглощения, понижается на размер величины связи. При достаточной в полупроводниках может образоваться значительное количество экситонов. При увеличении их концентрации происходит конденсация, и образовывается электронно-дырочная жидкость.

Поверхность полупроводника

Такими словами обозначают несколько атомных слоев, что расположены около границы устройства. Поверхностные свойства отличаются от объемных. Наличие данных слоев нарушает трансляционную симметрию кристалла. Это приводит к так называемым поверхностным состояниям и поляритонам. Развивая тему последних, следует ещё сообщить и про спиновые и колебательные волны. Из-за своей химической активности поверхность укрывается микроскопичным слоем сторонних молекул или атомов, которые были адсорбированы из окружающей среды. Они-то и определяют свойства тех нескольких атомных слоев. На счастье, создание технологии сверхвысокого вакуума, при котором создаются полупроводниковые элементы, позволяет получить и сохранить на протяжении нескольких часов чистую поверхность, что позитивно сказывается на качестве получаемой продукции.

Полупроводник. Температура влияет на сопротивление

Когда температура металлов возрастает, то растёт и их сопротивление. С полупроводниками всё наоборот - при таких же условиях этот параметр у них уменьшится. Дело тут в том, что электропроводность у любого материала (а данная характеристика обратно пропорциональна сопротивлению) зависит от того, какой заряд тока имеют носители, от скорости их передвижения в электрическом поле и от их численности в одной единице объема материала.

В полупроводниковых элементах при росте температуры возрастает концентрация частиц, благодаря этому увеличивается теплопроводность, и уменьшается сопротивление. Проверить это можно при наличии нехитрого набора юного физика и необходимого материала - кремния или германия, также можно взять и сделанный из них полупроводник. Повышение температуры снизит их сопротивление. Чтобы удостовериться в этом, необходимо запастись измерительными приборами, которые позволят увидеть все изменения. Это в общем случае. Давайте рассмотрим пару частных вариантов.

Сопротивление и электростатическая ионизация

Это связано с туннелированием электронов, проходящих через очень узкий барьер, который поставляет примерно одну сотую микрометра. Находится он между краями энергетических зон. Его появление возможно только при наклоне энергетических зон, который происходит только под влиянием сильного электрического поля. Когда происходит туннелирование (что являет собой квантовомеханический эффект), то электроны проходят через узкий потенциальный барьер, и при этом не меняется их энергия. Это влечёт за собой увеличение концентрации носителей заряда, причем в обеих зонах: и проводимости, и валентной. Если развивать процесс электростатической ионизации, то может возникнуть туннельный пробой полупроводника. Во время этого процесса поменяется сопротивление полупроводников. Оно является обратимым, и как только будет выключено электрической поле, то все процессы восстановятся.

Сопротивление и ударная ионизация

В данном случае дыры и электроны ускоряются, пока проходят длину свободного пробега под воздействием сильного электрического поля до значений, которые способствуют ионизации атомов и разрыва одной из ковалентных связей (основного атома или примеси). Ударная ионизация происходит лавинообразно, и в ней лавинообразно размножаются носители заряда. При этом только что созданные дыры и электроны ускоряются электрическим током. Значение тока в конечном результате умножается на коэффициент ударной ионизации, который равен числу электронно-дырочных пар, что образовываются носителем заряда на одном отрезке пути. Развитие данного процесса в конечном итоге приводит к лавинному пробою полупроводника. Сопротивление полупроводников также меняется, но, как и в случае с туннельным пробоем, обратимо.

Применение полупроводников на практике

Особенную важность этих элементов следует отметить в компьютерных технологиях. Почти не сомневаемся, что вас бы не интересовал вопрос о том, что такое полупроводники, если бы не желание самостоятельно собрать предмет с их использованием. Невозможно представить работу современных холодильников, телевизоров, компьютерных мониторов без полупроводников. Не обходятся без них и передовые автомобильные разработки. Также они применяются в авиа- и космической технике. Понимаете, что такое полупроводники, насколько они важны? Конечно, нельзя сказать, что это единственные незаменимые элементы для нашей цивилизации, но и недооценивать их тоже не стоит.

Применение полупроводников на практике обусловлено ещё и целым рядом факторов, среди которых и широкая распространённость материалов, из которых они изготавливаются, и легкость обработки и получения желаемого результата, и другие технические особенности, благодаря которым выбор ученых, разрабатывавших электронную технику, остановился на них.

Заключение

Мы подробно рассмотрели, что такое полупроводники, как они работают. В основе их сопротивления заложены сложные физико-химические процессы. И можем вас уведомить, что описанные в рамках статьи факты не дадут в полной мере понять, что такое полупроводники, по той простой причине, что даже наука не изучила особенности их работы до конца. Но нам известны их основные свойства и характеристики, которые и позволяют нам применять их на практике. Поэтому можно поискать материалы полупроводников и самому поэкспериментировать с ними, соблюдая осторожность. Кто знает, возможно, в вас дремлет великий исследователь?!