|
Dielektriklarning nam xossalari. Namlik o'tkazuvchanligi. Reja: Kirish 2 Dielektriklarning nam xossalari
|
| bet | 4/6 | | Sana | 24.11.2022 | | Hajmi | 136.36 Kb. | | #31561 |
Bog'liq Dielektr 10-sinf-informatika, 10 мавзу глоссарий (1), mi nodirbek, DavrMobile 15.07.2022 18-21-56, Эркинова Севинч FING-2219p-tur yarimo‘tkazgich
Agar akseptorlar konsentratsiyasi donorlar konsentratsiyasidan katta bo‘lsa, (1.31) tenglamada Nd va nd kattaliklarni hisobga olmasa ham bo‘ladi. SHuningdek, barcha akseptorlar valent zonadan elektron olgan, ya’ni naqNa deb qabul qilsak bo‘ladi. Xona temperaturasida shunday holat to‘liq ravishda o‘rinli bo‘ladi. Bunga qo‘shimcha ravishda, valent zonadagi kovaklar konsentratsiyasi o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar konsentratsiyasidan ancha katta deb faraz qilsak, (1.31) tenglama quyidagi ko‘rinishga keladi:
(1.44)
bu erda, "r"-indeks ushbu kattalik r-tur yarimo‘tkazgichga tegishli ekanligini ko‘rsatadi.
Endi (1.28) va (1.44) ifodalar yordamida Fermi sathini aniqlash mumkin:
(1.45)
(1.45) tenglamadan topilgan WF ning qiymatini (1.26) ifodaga qo‘ysak, r-tur yarimo‘tkazgichdagi noasosiy zaryad tashuvchilar-elektronlar uchun quyidagi munosabatni olamiz:
(1.46)
(1.45) ifodadan ko‘rinishicha, Fermi sathi n-tur yarimo‘tkazgichda valent zonaning shipiga yaqin joylashar ekan.
Kirishma atomlar yarim o’tkazgich materiallar taqiqlangan soxasida hosil qilgan energetik sathlar energiyaga va haroratga qarab to’la ionlashgan (donor sathlardan elektronlar o’tkazuvchanlik zonasiga to’la o’tgan, yoki akseptor sathlar valent zonadan elektronlarni to’la o’ziga qabul qilgan) holatda yoki qisman ionlashgan holatda bo’lishi mumkin. Bu holatlarda yuqorida keltirilgandek neytrallik tenglamasi har-xil bo’ladi. Agar materialga Nd konsentratsiyasi va energetik sath energiyasi Ed
teng donor kirishma atomlar kiritilgan bo’lsa, u holda neytrallik tenglamasi donor atomlari to’la ionlashgan holatda
n=no+nd , nd=Nd+, no+nd=Nd++p (1)
bu holda valent zonadagi kovaklar soni, n va Nd+ ga nisbatdan o’ta kam bo’lgani uchun (1) tenglamadagi p ni hisobga olmasa ham bo’ladi, unda (1) tenglama no+nd=Nd+ endi n, Nd+ qiymatlarni (1) ga qo’yib tenglamadan Fermi sathini topamiz:
n= Nd+, (2)
Unda
.
Bu holda Fermi sathining qiymati haroratga o’ta bog’liq bo’lib qoladi. Past haroratlarda qachonki mana bu shart bajarilgan holatda
(3)
Fermi sathining qiymati quyidagiga teng bo’ladi:
(4)
(3) munosabatga asosan o’ta past temperaturalarda, ya’ni T=0K ga teng bo’lganida,
Demak, T=0K da Fermi sathi o’tkazuvchanlik zonasi boshlanish sathi bilan donor energetik sathni o’rtasida yotar ekan. Bunda donor sathlar elektronlar bilan to’lgan bo’ladi. harorat oshishi bilan, dh3 sharti bajarilib turgan holatda (1) 2-hadi musbat bo’lib Fermi sathi o’tkazuvchanlik zonasi tomonga siljiydi, ammo temperature oshgan sari ya’ni > Ndh3 boshlanishi bilan 2-had manfiy ishoraga ega bo’ladi va Fermi asta sekin past tomonga, ya’ni taqiqlangan sohaning o’rtasi tomon siljiydi. Yuqori temperaturalarda qachonki xususiy zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi donor konsentratsiyasi oshishi bilan material yana xususiy holatiga qaytadi va Fermi sathi yana taqiqlangan soha o’rtasida joylashadi.
Fermi sathining (4) qiymatini (3) ga qo’yish orqali donor kirishma atomlari bilan ligerlangan materiallar konsentratsiyasi donor sathlar parametrlariga bog’lanish ifodasini topamiz:
Formuladan ko’rinib turibdiki, elektronlar konsentratsiyasi o’tkazuvchanlik zonasida temperatura oshishi bilan eksponensial suratda oshadi. Akseptor kirishma atomlari kiritilgan kovakli yarimo’tkazgich materiallarida ham xuddi yuqoridagi holatlar bo’yicha Fermi sathi kovaklar konsentratsiyasi akseptor kirishma atomlariga va temperaturaga bog’liqligini keltirish mumkin. Bu holda neytrallik tenglamasi p+pA=n+Na-, ammo bunday materiallarda kovaklar konsentratsiyasi elektronlar konsentratsiyasidan juda ko’p bo’lgani uchun (pA,Na>>n) (1) dan n ni hisobga olmasa ham bo’ladi. unda p+pA=Na , pA=Na-
p,pA –lar qiymatlarni qo’yib tenglamadan Fermi sathi qiymatini topib, uni (1) o’rniga qo’ysak bunday materiallarda kovaklar konsentratsiya ifodasini topamiz:
Agar biz Xoll effekti yordamida elektronli va kovakli yarimo’tkazgichlarda elektronlar va kovaklar konsentratsiyasini har xil temperaturalarda aniqlasak. () () ga asosan ifodani ikkala tomonini logarifmik quyidagicha ifoda hosil qilamiz:
ga nisbatdan grafik chizsak, olingan to’g’ri chiziq burchagi
ya’ni biz donor va akseptor energetik sathlarining taqiqlangan zonalardagi energetik holatini topamiz. Odatda qulay bo’lishi uchun lnn ning 1000\T nisbatdan grafigi chiziladi va unda
Si,Ge va GaAs yarim o’tkazgich materiallari uchun o’tkazuvchanlikning temperaturaga bog’liqlik grafigi. Shu grafikdan 1000/T=0 qiymatida, to’g’ri chiziq ln(n) kesishgan qiymati va bu A yoki B qiymatiga teng bo’ladi.
Yarimo‘tkazgichning solishtirma qarshiligini to‘rt zondli usul yordamida aniqlash juda keng tarqalgan bo‘lib, buning sababi ushbu usul yordamida har qanday shakl va o‘lchamdagi yarimo‘tkazgich namunasi solishtirma qarshiligini aniqlash mumkinligidir. Ushbu usulning qo‘llanilishining yagona sharti yarimo‘tkazgich namunasi sirtining tekis bo‘lishidir. SHuning uchun tekis sirtli yarimcheksiz hajmga ega yarimo‘tkazgich namunasi uchun to‘rt zondli usulning qo‘llanilishining nazariy asoslarini ko‘rib chiqamiz. Namunaning sirtiga to‘rtta metall elektrod joylashtiriladi. Barcha elektrodlar to‘g’ri chiziq bo‘ylab joylashadi. Tashqi elektrodlar (1 va 4) orqali kuchsiz elektr toki I beriladi va ichki elektrodlar (2 va 3) yordamida kuchlanish tushuvi U23 o‘lchanadi. Solishtirma qarshilik ni aniqlash, namunadan o‘tayotgan tok I va undagi kuchlanish U lar orasidagi bog’lanishni topish uchun namunadan tok o‘tayotgan paytdagi potensial taqsimotini ko‘rib chiqamiz.
|
| |
