ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Собственная проводимость полупроводников
Такая проводимость может быть рассмотрена на примере кремния, который является элементом IV группы Периодической системы химических элементов Д. И Менделеева. Эти элементы образуют алмазоподобную модификацию гранецентрированной кубической решетки, в которой каждый атом, расположенный в узле кристаллической решетки, окружен четырьмя другими атомами и связан с ними ковалентной связью. Все электроны внешних оболочек участвуют в образовании ковалентных связей и свободные носители, создающие электропроводность, отсутствуют (рис. 2, а) Для того чтобы электрон превратился в свободный носитель заряда, необходимо сообщить ему дополнительную энергию, достаточную для разрыва ковалентной связи (рис. 2,б). Такая энергия определяется шириной запретной зоны и называется энергией активации (рис. 2, в).
Рис. 2. Собственный полупроводник:
а – модель кристаллической решетки кремния без воздействия на него электрического поля; б – модель кристаллической решетки кремния при помещении его в электрическое поле; в - зонная диаграмма активизированного полупроводника
|
|
При разрыве ковалентной связи освободившийся электрон под действием тепловой энергии хаотически движется по объему полупроводника. На месте оторвавшегося электрона остается положительно заряженная незаполненная связь с зарядом, который равен заряду электрона, называемая дыркой. При отсутствии внешнего электрического поля дырка, как и электрон, совершает хаотические движения.
При этом сама дырка, в отличие от электрона, не перемещается по кристаллу. Ее движение связано с тем, что за счет энергии тепловых колебаний решетки электрон соседней ковалентной связи может пополнить свободную ковалентную связь в атоме с дыркой. В результате этого атом, у которого заполняются все связи, становится нейтральным, а в атоме, потерявшем электрон, образуется дырка (рис. 2, б). Таким образом, создается впечатление движения дырок.
Проводимость полупроводника, которая возникает в результате разрыва собственных ковалентных связей, называется собственной.
Собственная электропроводность полупроводника складывается из электронной электропроводности и дырочной электропроводности :
.
Примесная проводимость полупроводников
Примесная проводимость обусловлена несовершенством кристаллической структуры полупроводника. Дефекты в кристаллической решетке вызывают образование дополнительных энергетических уровней внутри запретной зоны (рис. 3,б, рис. 4,б). Благодаря этому для перехода электрона с дополнительного уровня в зону проводимости или из валентной зоны на дополнительный уровень требуется энергия, меньше ширины запретной зоны W. В случае перехода электрона с дополнительного энергетического уровня в зону проводимости появляется дополнительный электрон проводимости. При переходе электрона с валентной зоны на дополнительный энергетический уровень образуется дополнительная дырка проводимости.
|
|
1) Электропроводимость полупроводников n-типа
Если в кристаллической решетке кремния находится атом примеси, который представляет собой элемент V группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, например фосфор (рис. 3.а), то четыре из пяти валентных электронов фосфора будут участвовать в формировании ковалентных связей с соседними атомами основного элемента кремния. Пятый валентный электрон фосфора связан только со своим атомом, и прочность этой связи много меньше прочности ковалентной связи. Для перехода этого электрона на дополнительный энергетический уровень (рис. 3,б) требуется энергия, много меньше энергии ширины запретной зоны W. Оторвавшийся от атома фосфора пятый электрон превращается в электрон проводимости. На месте оторвавшегося электрона образуется дырка. Она остается неподвижной, дырочная проводимость в таком полупроводнике отсутствует и его проводимость носит электронный характер.
Полупроводники с преобладанием электронной электропроводности называют электронными или n-типа.
Рис. 3. Донорный полупроводник:
а – модель кристаллической решетки; б - зонная диаграмма
2) Электропроводимость полупроводников р-типа
Если в кристаллической решетке кремния находится атом примеси, который представляет собой элемент III группы таблицы Д. И. Менделеева, например бора, то все три валентных электрона бора участвуют в образовании ковалентных связей с кремнием. А одна связь кремния остается незаполненной. Эту связь можно заполнить электроном соседнего атома кремния, образовав четвертую ковалентную связь с примесным атомом бора (рис. 4,а). Для этого электрон должен получить энергию, значительно меньшую, чем энергия запретной зоны (рис. 4, б).
Рис. 4. Акцепторный полупроводник:
а – модель кристаллической решетки; б - зонная диаграмма
Приняв дополнительный электрон, атом бора ионизируется и становится отрицательным ионом. При этом одна из четырех связей соседнего атома кремния остается незавершенной, т.е. образуется дырка. В результате тепловых колебаний решетки эта незавершенная связь может быть заполнена электроном соседнего атома, образуя новую дырку. Таким образом, в результате исчезновения одних дырок и образования новых происходит хаотичное движение дырок в пределах кристалла, которые являются носителями заряда. Поэтому электропроводность полупроводника носит дырочный характер.
Полупроводники с преобладанием дырочной электропроводности называют дырочными или р-типа.
Введение примесей в полупроводник приводит к появлению примесной электропроводности, возникающей в результате ионизации атомов примесей. В отличие от собственной примесная электропроводность образуется благодаря наличию носителей заряда только одного знака (электронов в полупроводниках n-типа и дырок в полупроводниках p-типа).
Возможность управлять значением и типом электропроводности полупроводников в результате введения примесей лежит в основе создания всех полупроводниковых приборов.
ПРОСТЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Германий
В земной коре содержание германия невелико и составляет примерно 0,001%. Германий почти не имеет своих руд. Единственная руда германид содержит меди, железа и цинка гораздо больше, чем германия. В ничтожных количествах (0,01...0,5%) германий содержится в цинковых рудах, угольной пыли, золе, саже и морской воде. Он рассеян в силикатах, сульфидных минералах, а также в минералах, представляющих собой сульфасоли. Большое количество германия (до 100 г/т) содержат бурые сорта угля.
|
|
Получают германий в результате сложного технологического процесса из продуктов сгорания бурого угля. Окончательным продуктом этого процесса является монокристаллический германий в виде слитков.
Кристаллический германий – твердый, хрупкий материал с характерным металлическим блеском. Кристаллизуется в виде кубической решетки типа алмаза. Ширина запретной зоны при комнатной температуре =0.75 эВ, при температуре 300К =0.67эВ. Рабочая температура полупроводниковых приборов на основе германия не превышает 80°С. Концентрация собственных носителей заряда ni =2.5×1019 м-3. Собственное удельное электрическое сопротивление =0.68 Ом×м. Электропроводимость германия зависит от температуры. При низких температурах (Т<5.4 К) и высоких давлениях (Р>11 ГПа) германий переходит в сверхпроводящее состояние.
При плавлении удельная проводимость германия возрастает скачком примерно в 13 раз. При дальнейшем нагреве удельная проводимость сначала почти не изменяется, а начиная с температуры 1100° С — падает. В момент плавления германия происходит увеличение его плотности на 5—6%.
Для производства полупроводниковых приборов используют германий электронного и дырочного типов с определенным удельным электрическим сопротивлением . Тип проводимости и удельное электрическое сопротивление германия определяется количеством введенных в исходный материал примесей. Монокристаллический германий различных марок, легированный сурьмой, мышьяком, галлием и золотом, обладает удельным электрическим сопротивлением от 0,0004 до 45 Ом×м. Легирующие примеси вводят в определенных количествах в рабочий объем расплавленного поликристаллического германия перед выращиванием монокристаллов.
|
|
Германий легируют нейтральными, донорными, акцепторными и создающими глубокие энергетические уровни примесями.
Нейтральные примеси не меняют тип электропроводности полупроводникового материала и количество носителей заряда в нем. К нейтральным примесям германия относят инертные газы, азот и аргон и элементы IV группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: кремний, свинец, олово.
Основными акцепторными примесями в германии являются элементы III группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: галлий, индий, алюминий.
Донорные уровни в германии создают элементы V группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева: мышьяк, сурьма, висмут, фосфор, а также элемент I группы - литий.
Глубокие энергетические уровни в запретной зоне германия образуют многие элементы I, II, VI, VII и VIII групп Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Однако растворимость этих элементов, как правило, значительно меньше растворимости акцепторов и доноров.
Германий применяется для изготовления выпрямителей переменного тока различной мощности, транзисторов разных типов. Из него изготовляются преобразователи Холла и другие, применяемые для измерения напряженности магнитного поля, токов и мощности, умножения двух величин в приборах вычислительной техники и т.д. Оптические свойства германия позволяют использовать его для фототранзисторов и фоторезисторов, оптических линз с большой светосилой (для инфракрасных лучей), оптических фильтров.
Рабочий диапазон температур германиевых приборов от -60 до +70 °С, при повышении температуры до верхнего предела прямой ток, например у диодов, увеличивается почти в два раза, а обратный - в три раза. При охлаждении до - (50 - 60)° С прямой ток падает на 70 - 75%. Германиевые приборы должны быть защищены от действия влажности воздуха.
Использование монокристаллических слитков германия в технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем связано с большими потерями материала при механической обработке (резке слитков на пластины, шлифовке и полировке пластин). Поэтому широко применяют эпитаксиальные пленки германия, которые получают осаждением монокристалического германия в виде монокристаллических пленок на подложки из различных материалов (германий, кремний, кварц, сапфир).
Кремний
Кремний является элементом IV группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. После кислорода это самый распространенный элемент в земной коре. Он составляет примерно 1/4 массы земной коры. Однако в свободном состоянии в природе он не встречается. Его соединениями являются такие распространенные природные материалы, как кремнезем и силикаты. Песок и глина, образующие минеральную часть почвы, также представляют собой соединения кремния.
Из соединении кремний получают несколькими способами. Чаще всего используют метод восстановления четыреххлористого кремния SiCl4 парами цинка или водорода.
В технологическом отношении кремний более сложный материал, чем германий, так как он имеет высокую температуру плавления 1414°С и в расплавленном состоянии химически активен (вступает в реакцию со всеми материалами, из которых изготавливают тигли).
Кристаллический кремний - темно-серое твердое и хрупкое вещество с металлическим блеском, химически довольно инертное.
Основной параметр полупроводниковых приборов - ширина запретной зоны при температуре 20°С W=1,12 эВ. Это позволяет создавать кремниевые полупроводниковые приборы с относительно высокой рабочей температурой (до 125°С). Верхний температурный предел работы кремниевых приборов достигает 200 °С.
Концентрация собственных носителей зарядов при комнатной температуре ni = 3×1016 м-3. Удельное электрическое сопротивление кремния с собственной электропроводностью = 2,3×103 Ом-м, резко уменьшается при увеличении концентрации примесей. При низких температурах (Т<6,7 К) и высоких давлениях (Р>12 ГПа) кремний переходит в сверхпроводящее состояние, т.е. удельное электрическое сопротивление кремния уменьшается до нуля.
При использовании монокристаллического кремния в полупроводниковом производстве имеют место большие потери этого материала. Это связано с тем, что большинство полупроводниковых приборов основано на процессах, происходящих в очень узких граничных или поверхностных слоях полупроводника. Остальной объем монокристалла является паразитной частью и чаще всего ухудшает параметры прибора. Большая часть материала теряется при механической обработке слитков (резке на пластины, шлифовке, полировке и т.д.).
С целью уменьшения этих потерь в полупроводниковом производстве применяют кремний в виде монокристаллических тонких слоев, которые осаждают на объемные монокристаллы, которые называют подложками.
Такие монокристаллические слои, сохраняющие кристаллографическую ориентацию подложки, называют эпитаксиалъными. В качестве подложек используют монокристаллы кремния, сапфира, корунд и др.
В зависимости от характера влияния на тип электропроводности примеси делят на нейтральные, донорные, акцепторные и создающие в запретной зоне кремния глубокие энергетические уровни.
К нейтральным примесям кремния относят водород, азот, инертные газы, а также элементы IV группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева (германий, олово, свинец).
Основными донорными примесями являются элементы V группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева (фосфор, мышьяк, сурьма, висмут).
В качестве акцепторной примеси для кремния в основном используют элементы III группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева (бор, алюминий).
Элементы I,II,VI,VII гpyпп создают в запретной зоне кремния глубокие энергетические уровни и могут быть донорами и акцепторами. В качестве таких примесей чаще всего применяют золото и цинк. При легировании золотом в кремнии образуются дополнительные центры рекомбинации носителей заряда, что уменьшает время жизни неравновесных носителей заряда.
Легирование кремния производят в процессе получения объемных монокристаллов и эпитаксиальных пленок.
ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД
Область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочной или р-n-переходом.
Электронно-дырочный переход является рабочим элементом большинства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
Электронно-дырочный переход
при отсутствии внешнего электрического поля
В каждом из полупроводников р- и n-типов, объединенных в общую структуру, заряды совершают беспорядочное тепловое движение. В результате происходит их диффузия из одного полупроводника в другой. Как и при любой другой диффузии, например в газах и жидкостях, носители заряда перемещаются из области с большей концентрации в область с меньшей. Так из области полупроводника р-типа дырки диффундируют область полупроводника n-типа, а электроны из n-области в р-область (рис. 5). Концентрации основных и неосновных носителей, обусловливающие диффузию, изображены на графике (рис. 5).
Движение заряженных частиц под действием градиента концентрации называется диффузией, а обусловленный этим движением ток называется диффузионным.
Диффузия основных носителей (электронов и дырок) создает ток, состоящий из двух составляющих
Iдиф = Inдиф +Ipдиф
В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела создаются объемные заряды.
Дырки, пришедшие в область n, рекомбинируют с электронами, что
Рис. 5. р-n-переход при отсутствии внешнего электрического поля | приводит к созданию в пограничной области объемного заряда положительного знака, образованного главным образом положительно заряженными ионами атомов донорной примеси и, в небольшой степени, - пришедшими в эту область дырками. Диффузия основных носителей (электронов и дырок) создает ток, состоящий из двух составляющих Iдиф = Inдиф +Ipдиф В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела создаются объемные заряды. Дырки, пришедшие в область n, рекомбинируют с электронами, что приводит к созданию в пограничной области объемного заряда положительного знака, образованного главным образом положительно заряженными ионами атомов донорной примеси и, в небольшой степени, - пришедшими в эту область дырками. |
Подобно этому в области р возникает отрицательный объемный заряд, образованный отрицательно заряженными ионами акцепторной примеси и, отчасти, пришедшими сюда электронами.
Между образовавшимися объемными зарядами возникает так называемая контактная разность потенциалов (рис. 5):
Таким образом, в p-n-переходе возникает потенциальный барьер, препятствующий диффузионному переходу носителей. Высота барьера равна контактной разности потенциалов и не превышает для германия 0,7В, а для кремния 1,1В. В результате чего диффузионный ток убывает. Одновременно с диффузионным перемещением основных носителей происходит и обратное движение неосновных носителей под действием электрического поля контактной разности потенциалов.
Движение носителей заряда под действием электрического поля называют дрейфом, а ток - током дрейфа.
В данном случае дырки из n-области перемещаются в p-область, а электроны из p-области в n-область. Дрейфовый ток тоже имеет две составляющие
Iдр = Inдр +Ipдр.
В установившемся режиме диффузионные и дрейфовые токи равны между собой, а полный ток перехода
Iпер = Iдиф +Iдр.
Следует отметить, что область р-n-перехода, обедненная подвижными носителями, обладает повышенным сопротивлением и называется запирающим слоем.
Прямое включение р-n-перехода
Включение, при котором полярность источника совпадает с полярностью основного носителя, называют прямым.
Действие прямого напряжения поясняется потенциальной диаграммой (рис. 6).
Рис. 6. Прямое включение р-n-перехода | Электрическое поле, создаваемое внешним источником (Евн), действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Высота потенциального барьера уменьшается и становится равной . Диффузионный ток возрастает, т.к. большее число основных носителей может преодолеть потенциальный барьер. В то же время дрейфовый ток уменьшается по той же причине, а также из-за уменьшения ширины р-n-перехода (рис. 6, L1<L). Уменьшение ширины снижает вероятность захвата полем перехода неосновных носителей. В результате ток перехода уже не равен нулю: Iпер = Iдиф +Iдр ≠0. Ток, возникающий при прямом включении, называется прямым током р-n-перехода. Он обусловлен диффузионным током основных носителей. |
Обратное включение р-n-перехода
Включение, при котором полярность источника не совпадает с полярностью основного носителя называется обратным.
В этом случае электрическое поле, создаваемое внешним источником, складывается с полем контактной разности потенциалов (рис. 7).
Рис. 7. Обратное включение р-n-перехода | Результирующее поле усиливается, а потенциальный барьер становится равным . Уже при небольшом повышении барьера диффузионное перемещение основных носителей через переход практически прекращается, т.е. Iдиф= 0, так как их энергии недостаточны для преодоления барьера. Дрейфовый ток незначительно увеличивается из-за увеличения разности потенциалов и ширины р-n-перехода (L2>L). Общий ток перехода становится равным Iпер = -Iдр = I0. Ток, проходящий через p-n-переход при обратном включении, называется обратным. Он обусловлен дрейфовым током неосновных носителей. Поскольку концентрация неосновных носителей на несколько порядков меньше, чем основных, то |
и ток в обратном направлении во много раз меньше. Вследствие этого обратное сопротивление перехода больше прямого.
ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК
В современных полупроводниковых приборах кроме электронно-дырочных переходов применяют также контакт между металлом и полупроводником.
Процессы в таких переходах зависят от работы выхода электронов, т.е. от той энергии, которую должен затратить электрон, чтобы выйти из металла или полупроводника. Чем меньше работа выхода, тем больше электронов может выйти из данного тела. В различных металлополупроводниковых переходах может возникать как выпрямляющий, так и невыпрямляющий переход.
Невыпрямляющий (омический) переход
Если в контакте металла с полупроводником n-типа (рис. 8) работа выхода электронов из металла Ам меньше, чем работа выхода из полупроводника Аn, то будет преобладать выход электронов из металла в полупроводник.
В слое полупроводника около границы накапливаются основные носители (электроны), и этот слой становится обогащенным, т.е. в нем увеличивается концентрация электронов. Сопротивление этого слоя будет малым при любой полярности приложенного напряжения.
Такой переход не обладает выпрямляющим свойством. Его называют невыпрямляющим (омическим) контактом.
Рис. 8. Омический переход
Подобный же невыпрямляющий переход получается в контакте металла с полупроводником p-типа (рис. 8), если работа выхода электронов из полупроводника меньше, чем работа выхода из металла (Аnр<Ам). В этом случае из полупроводника в металл уходит больше электронов, чем в обратном направлении. В приграничном слое полупроводника также образуется область, обогащенная основными носителями (дырками), имеющая малое сопротивление.
Оба типа невыпрямляющих контактов широко используются в полупроводниковых приборах при устройстве выводов от n- и p-областей. Для этой цели подбираются соответствующие металлы.
Выпрямляющий переход
Рассмотрим контакт полупроводника n-типа с металлом, когда Ам>Ап.n, (рис. 9,а). Электроны будут переходить главным образом из полупроводника в металл, и в приграничном слое полупроводника образуется область, обедненная основными носителями и имеющая большое сопротивление. Кроме того, переход электронов приводит к появлению контактной разности потенциалов.
Если к переходу подключить внешнее напряжение, причем "минус" к полупроводнику, а "плюс" к металлу, то внешнее электрическое поле компенсирует внутреннее. Потенциальный барьер уменьшается, а ток основных носителей (электронов) из n-области увеличивается - переход открыт. При смене полярности ("минус" к металлу, "плюс" к полупроводнику) внешнее электрическое поле суммируется с внутренним, потенциальный барьер увеличивается, и переход не пропускает ток - закрыт.
Таким образом, переход между металлом и полупроводником обладает вентильными свойствами. Его называют барьером Шоттки.
Аналогичные процессы имеют место при контакте металла с полупроводником p-типа, когда Ам<Ап.р. Значительно большее количество электронов будет переходить из металла в полупроводник. Их рекомбинация с дырками в полупроводнике приведет к уменьшению концентрации носителей в приграничном слое - создается обедненный слой и контактная разность потенциалов (рис. 9,б).
Рис. 9. Выпрямляющий переход
Подключение внешнего напряжения плюсом к полупроводнику, а минусом к металлу снижает потенциальный барьер. Через переход течет ток, обусловленный переходом электронов из металла в полупроводник - переход открыт.
Обратное включение увеличивает потенциальный барьер. Через переход будут течь лишь неосновные носители полупроводника р-типа - электроны. Так как их концентрация мала, то ток через переход практически не течет - переход закрыт.
Выпрямляющий переход металл-полупроводник тоже используется для создания приборов с односторонней проводимостью, как и n-p-переход.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, в котором используются свойства перехода.
Полупроводниковые диоды классифицируются:
- по материалу (Ge, Si, GaAs и т.д.);
- по технологии (точечные, сплавные, диффузионные);
- по конструкции (точечные, плоскостные, планарные);
- по функциональному назначению (выпрямительные, универсальные, стабилитроны, туннельные и т.д.).
Выпрямительный диод
Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. В них используется основное свойство p-n-перехода: пропускать с малым сопротивлением ток в одном направлении и практически не пропускать в другом.
На рис. 10 изображена вольт-амперная характеристика кремниевого диода, которую можно представить в виде двух частей:
- прямая - при прямом включении p-n-перехода;
- обратная — при обратном включении p-n-перехода.
В схеме обозначения диода анод (А) соответствует электроду, присоединенному к р-области, а катод (К)-к n-области.
Рис. 10. Вольт-амперная характеристика диода
Прямая ветвь обусловлена диффузионным током основных носителей. На начальной стадии (U<1B) ток нарастает медленно, что обусловлено наличием потенциального барьера (контактной разности потенциалов), препятствующего движению основных носителей. На этом участке вольт-амперная характеристика нелинейная. По мере преодоления внешним полем внутреннего (U> ≈1В) потенциальный барьер исчезает и остается лишь сопротивление р- и n-областей, которое можно приближенно считать постоянным. Поэтому далее характеристика становится практически линейной при резком нарастании тока.
Обратный ток при увеличении обратного напряжения сначала быстро нарастает. Это вызвано тем, что уже при небольшом увеличении обратного напряжения повышается потенциальный барьер и резко уменьшается диффузионный ток. Следовательно, полный ток Iпepex.oбр=Iдр-Iдиф, резко увеличивается.
Дальнейшее увеличение обратного напряжения не приводит к росту тока, т.к. его величина определяется числом неосновных носителей, концентрация которых низка. При некотором значении обратного напряжения (Uобр.max, рис. 10) ток начинает резко возрастать. Это возникает при напряженности поля около 107В/м. Неосновные носители при таком поле разгоняются на длине свободного пробега до энергии, достаточной для ионизации атомов. Концентрация носителей лавинно нарастает в толщине перехода.
Процесс лавинного размножения носителей за счет ударной ионизации атомов называется лавинным пробоем (электрическим). К этому следует добавить, что концентрация носителей дополнительно увеличивается за счет вырывания электронов из атомов сильным электрическим полем.
Лавинный пробой обратим, т.е. при снятии напряжения свойства p-n-перехода восстанавливаются.
При дальнейшем увеличении напряжения наступает тепловой пробой. Плотность обратного тока в этом режиме достигает такой величины, что переход начинает разогреваться. Это приводит к появлению дополнительных электронно-дырочных пар в переходе, что в свою очередь еще больше увеличивает плотность тока.
Процесс разрушения p-n-перехода вследствие его перегрева обратным током называется тепловым пробоем.
Основные параметры выпрямительных диодов:
- Iпр.ср – средний прямой ток;
- Uобр.мах – максимально допустимое обратное напряжение;
- Iобр – величина обратного тока при заданном обратном наряжении;
- Uпр – величина прямого напряжения при заданном прямом токе Iпр;