q
А
А
U
ЯУ
МЕТ
IК
/
)
(
. (16)
Barer balandligini nazariy aniqlash ancha murakkab bo‘lgani sababli
amaliyotda tajriba natijalaridan foydalaniladi. Masalan, n – turdagi kremniyning
oltin bilan hosil qilgan kontakt potensiallar farqi UIK=0,78eV ni, alyuminiy
bilan esa, UIK=0,72eV ni tashkil etadi.
Metall - n – yarimo‘tkazgich asosidagi kontaktning muvozanat holatdagi
kengligi, keskin p-n o‘tishniki kabi, formulada UK ni UIK ga o‘zgartirib topilishi
mumkin.
Agar tashqi kuchlanish manbaining musbat elektrodi metallga, manfiy
elektrodi esa n – yarimo‘tkazgichga ulansa (to‘g‘ri siljitish), elektronlarni
yarimo‘tkazgichdan metallga o‘tishiga to‘sqinlik qiluvchi potensial to‘siq qU0 ga
proporsional kamayadi. Bunda yarimo‘tkazgichning elektronlari pasaygan
to‘siqdan o‘tib, to‘g‘ri tok I ni hosil qiladilar.
Tashqi kuchlanish teskari (manfiy elektrodi metallga) ulanganda potensial
to‘siq q
0
U
ga proporsional ravishda ortadi. Bunda metalldan yarimo‘tkazgichga
o‘tayotgan elektronlar va yarimo‘tkazgichning kovaklari I0 teskari tok hosil
qiladilar.
Metall-yarimo‘tkazgich o‘tishning statik VAXsi ham, p-n o‘tishnikiga
o‘xshaydi
1
exp
0
0
kT
qU
I
I
, (17)
Lekin to‘yinish toki I0 ning qiymati farq qiladi. Masalan, n –
yarimo‘tkazgich uchun Nd=1015 sm-3, yuzasi S=10-4 sm-2, temperatura T=300
Kni tashkil etganda p-n o‘tish uchun teskari tok I0= 10-14A ni, alyuminiy-
kremniy kontakt uchun esa I0= 2∙10-9 A ni tashkil etadi.
Metall-yarimo‘tkazgich asosidagi potensial to‘siq Shottki bareri (to‘sig‘i),
diodlar esa, Shottki diodi deb yuritiladi. Aytilganlardan Shottki diodlarida
noasosiy zaryad tashuvchilarning to‘planishi va chiqarib yuborilishi bilan bog‘liq
diffuziya sig‘imi nolga tengligi kelib chiqadi. Natijada, Shottki diodlarining
tezkorligi tok va kuchlanishlar o‘zgarganda, jumladan, tok va kuchlanishlar
to‘g‘ridan teskariga va aksincha o‘zgarganda faqat barer sig‘imning metall
qarshiligi orqali qayta zaryadlanish vaqti bilan belgilanadi. Kichik yuzaga ega
bo‘lgan bunday diod-larning qayta ulanish vaqti nanosekundning o‘nlarcha va
yuzlarcha ulushlarini tashkil etadi. Shunga mos ishchi chastotalar 3÷15 GGts ni
tashkil etadi.
Elektron asboblarning r – va n – sohalariga metall elektrodlar ulangan
joylarda omik kontaktlar hosil qilinadi. Demak, p-n tuzilmada p-n o‘tishdan
tashqari yana ikkita elektr o‘tish mavjud: ulardan biri – r – sohadan, ikkinchisi
esa, n – sohadan elektrodlar chiqariladigan joylarda bo‘ladi. Agar bu o‘tishlar
injeksiyalovchi bo‘lsa, ularga teskari siljitish berilganda elektronlarning r –
sohaga va kovaklarning n – sohaga injeksiyasi boshlanadi. Injeksiyalangan
noasosiy zaryad tashuvchilar p-n o‘tishga yetib borib, teskari tok hosil bo‘lishida
qatnashadi. Shuning bilan p-n o‘tishning nosimmetrik o‘tkazuvchanligi
yo‘qoladi. Omik kontakt quyidagi: chiziqli VAX; kichik kontakt qarshilikka;
injeksiyalamaydigan elektr xususiyatlarga ega bo‘lmog‘i zarur.
Kontakt ushbu xususiyatlarga ega bo‘lishi uchun n – yarimo‘tkazgich
sirtiga yarimo‘tkazgich chiqish ishiga nisbatan kichikroq chiqish ishiga ega
bo‘lgan metall, r – soha sirtiga esa yarimo‘tkazgichga nisbatan kattaroq chiqish
ishiga ega bo‘lgan metall purkaladi. Yarimo‘tkazgichning kontakt oldi sohalari
yuqoriroq konsentratsiyali asosiy zaryad tashuvchilarga va shuning uchun
kichikroq qarshilikka ega bo‘ladilar. Bundan tashqari, kontaktlardagi elektr
o‘tishlar kengligi juda kichik bo‘lib, tunnel tok o‘tishi kuzati-ladi. Bunda kontakt
tokni ikkala yo‘nalishda ham yaxshi o‘tkazadi, ya’ni omik bo‘ladi.
Taqiqlangan zona kengliklari turlicha bo‘lgan yarimo‘tkazgichlar
tutashtirilganda hosil bo‘luvchi elektr o‘tishlar geteroo‘tishlar deb ataladi.
Geteroo‘tish hosil qiluvchi yarimo‘tkazgichlar kristall tuzilishi bir xil bo‘lib,
kristall panjara doimiysi bir-birinikiga yaqin bo‘lmog‘i zarur. Bunday shartga
quyidagi yarimo‘tkazich juftliklar javob beradi: germaniy – kremniy, ger-maniy
arsenid galliy, arsenid galliy – fosfid galliy va boshqalar. Geteroo‘tishlar
optoelektron asboblarda (nurlanuvchi diodlar, yarimo‘tkazgich injeksion lazerlar,
fotodiodlar va boshqalar) keng qo‘llaniladi.
Geteroo‘tishlar asosida geterotuzilmalar yaratganligi, ular xususiyatlarini
o‘rgangan hamda yarimo‘tkazgich asboblarning yangi turlarini hosil qilgani
uchun akademik J.I. Alferov 2000 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo‘ldi.
Geteroo‘tishli tuzilmalar kombinatsiyasining to‘rt xilini amalga oshirish
mumkin: p1 – n2, n1 – n2, n1 – p2 va p1 – p2. Geteroo‘tishlar xususiyatlarining
farqi, ularning energetik diagram-malaridan kelib chiqadi.
p1 – n2 geteroo‘tish zonalar energetik diagrammasini ko‘rib chiqamiz.
Yarimo‘tkazgichlarning r – turlisi tor taqiqlangan zonali, n – turlisi esa keng
zonali bo‘lsin. Zonalar energetik diagrammasi qurilishiga ortiqcha e’tibor
qaratmasdan, uning eng muhim xususiyatini – elektron va kovaklar uchun
potensial to‘siqlar qiymati turlicha ekanligini aytib o‘tamiz. Ushbu tuzilma
o‘tkazuvchanlik zonadagi elektronlarga bo‘lgan potensial barer (EPB) valent
zonadagi kovaklar uchun potensial barer (KPB) ga nisbatan kichik.
To‘g‘ri kuchlanish berilganda EPB kamayadi va elektronlar n –
yarimo‘tkazgichdan r – yarimo‘tkazgichga injeksiyalanadi. Bunda qo‘shni
sohadagi KPB kamaysa ham, kovaklarning r – sohadan n – sohaga
injeksiyalanishiga yo‘l bermaydigan darajada kamayadi. Shuning uchun kovaklar
r – sohadan n – sohaga deyarli injeksiyalanmaydi. Ushbu xususiyat
geteroo‘tishlarning gomoo‘tishlarda amalga oshirib bo‘lmaydigan qator
xususiyatlarini belgilaydi. Masalan, tranzistorning baza sohasi emitterga nisbatan
yuqoriroq legirlangan bo‘lsa ham, emitterning injeksiya koeffitsiyentini birga
yaqin bo‘lishiga erishish mumkin. Bundan tashqari, kontaktlashuvchi
yarimo‘tkazgichlar o‘tkazuvchanlik turi bir xil (n1 – n2 va p1 – p2 tuzilmalar)
bo‘lganda ham geteroo‘tishlarda to‘g‘rilash xususiyati saqlanadi.
a) b)
9-rasm
9-rasm. r1-n2 (a) va n1-n2 (b) geteroo‘tishlarning energetik diaramalari.
Masalan, n1 – n2 tuzilma zonalar energetik diagrammasidan, n1 –
yarimo‘tkazgich n2 – ga qaraganda tor taqiqlangan zonali bo‘lganida (9-rasm),
to‘g‘ri ulanish amalga oshirilsa, injeksiyalanuvchi zaryad tashuvchilar n1 va n2
sohalarning asosiy zaryad tashuvchilari bilan bir xil ishoraga ega bo‘ladi.
Shunday qilib, geteroo‘tishlarda bir tomonlama injeksiya bo‘lganligi (noasosiy
zaryad tashuvchilar injeksiyasi bo‘lmagani) sababli, elektron asboblar
tezkorligini oshirish imkoni yaratiladi.
| 