Mavzu: Kontakt xodisalari
Qattiq jism o'tkazuvchanlik turi bilan farqlanuvchi yoki o‘tkazuvchanlik turi bil xil boiib, solishtirma qarshiligi bilan farqlanuvchi sohalari orasidagi kontakt natijasida hosil bo‘ladigan o‘tkinchi qatlam elektr o‘tish deb ataladi. Yarim o'tkazgich asboblarda elektron - kovak o‘tish yoki p - n o‘tish debataluvchi elektr o‘tishdan keng foydalaniladi. Taqiqlangan zonalari kengligi teng, ya’ni kimyoviy jihatdan bir xil yarimo‘tkazgich materiallar (masalan, Si yoki GaAs) asosidagi elektr o‘tishlar gomo o‘tish, taqiqlangan zonalari qiymati bir-biridan farqlanuvchi yarim o‘tkazgichlar asosidagi o‘tishlar esa getero o‘tish deb ataladi. Metallarda taqiqlangan zona bo‘lmagani sababli getero o‘tishlaming xususiy holiga mos, metall – yarim o‘tkazgich deb ataluvchi elektr о‘tishlar ham elektronikada keng qo‘lIaniladi. Ko‘p yarim o‘tkazgich asboblar va integral mikrosxemalarning ishlash prinsipi elektr o‘tishlaming xususiyatlariga asoslanadi. Muvozanat holatda p-n o‘tish yarim o‘tkazgich asboblarning aksariyati bir jinsli bo'lmagan yarim o‘tkazgichlar asosida yaratiladi. Xususiy holda, bir jinsli bo‘lmagan yarim o‘tkazgich monokristallning ma’lum sohasi p - turli, boshqa sohasi n - turli o'tkazuvchanlikni namoyon etadi. Yarim o‘tkazgichning p - va n — sohalari chegarasidan ikki tomonda hajmiy zaryad sohasida elektron — kovak o‘tish yoki p-n o‘tish hosil bo‘ladi. Uning ishlash mexanizmini oydinlashtirish uchun n - sohadagi elektronlar va p - sohadagi kovaklar soni bir-biriga teng va har bir sohada oz miqdorda noasosiy zaryad tashuvchilar mavjud deb hisoblaymiz. Xona temperaturasida p - turli yarim o‘tkazgichda akseptor kirishmalar manfiy ionlarikonsentratsiyasi Na kovaklar konsentratsiyasi p ga, n – turli yarim o‘tkazgichda esa donor kiritmalar musbat ionlari konsentratsiyasi
N, elektronlar konsentratsiyasi n ga teng. p – v & n - sohalar chegarasida kovaklar va elektronlar konsentratsiyasi gradienti mavjud bo‘lganligi sababli elektronlaming p - sohaga, kovaklaming n – sohaga diffuziyasi boshlanadi.
1-rasm. Termodinamik muvozanat holatidagi p-n o‘tish.
Diffuziya natijasida chegara yaqinidagi n - sohada elektronlar konsentratsiyasi qo‘zg‘almas musbat donor ionlari konsentratsiyasidan kamayadi va bu qatlam musbat zaryadlana boshlaydi. Bir vaqtning o‘zida chegaradosh p - sohada kovaklar konsentratsiyasi ham qo‘zg‘almas manfiy akseptor ionlari konsentratsiyasidan kamayadi va bu qatlam manfiy zaryad ola boshlaydi (2.1a-rasm). Natijada, chegaradan ikki tomonda qo‘sh elektr qatlam hosil boiadi. Rasmda musbat va manfiy ishoralar bilan belgilangan doirachalar mos ravishda donor va akseptor kiritmalar ionlarini tasvirlaydi. Hosil bo‘lgan qo‘sh elektr qatlami p-n o'tish deb ataladi. Ushbu qatlamda harakatchan zaryad tashuvchilar bo‘lmaydi. Shuning uchun uning solishtirma qarshiligi p - va n - sohalamikiga nisbatan juda yuqori bo‘ladi.
Adabiyotlarda bu qatlam kambag‘allashgan yoki i-soha deb ataladi. p- va n- sohalar chegarasidan ikki tomonda joylashgan hajmiy zaryad musbat va manfiy ishoraga ega bo‘Igani sababli p-n o‘tish sohasida kuchlanganligi Ё bo‘lgan ichki elektr maydon hosil qiladi. Ushbu maydon qo‘sh elektr zaryad sohasiga kirgan asosiy zaiyad tashuvchilar uchun tormozlovchi ta’sir qilib, ulaming p-n o‘tish orqali qo‘shni sohaga o‘tishiga qarshilik ko'rsatadi. Potensialning p-n o‘tish yuzasiga perpendikular bo‘lgan X yo‘nalishda o'zgarishi 1.b-rasmda ko‘rsatilgan. Bu yerda p- va n - sohalar chegarasidagi potensial nol potensialga teng deb qabul qilingan. Funksiyasi hamda zaryad tashuvchilaming zonalar bo‘yicha taqsimlanishi bilan birgalikda 1.d-rasmda ko'rsatilgan. p-n o‘tishda voltlarda ifodalangan kontakt potensiallar farqi ga teng bo‘lgan potensial to‘siq yoki kontakt potensiallar farqi hosil bo‘lishi 1.b-rasmdan ko‘rinib turibdi. Uk qiymati yarim o‘tkazgich taqiqlangan zona kengligi va kiritmalar konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lib, quyidagi ifoda bilan hisoblanadi
Odatda germaniyli p-n o‘tishlar uchun kontakt potensiallar farqi V ni, kremniylilar uchun esa - 0,7V ni tashkil etadi. p-n o‘tishni hosil qiluvchi Nd va Na kiritmalar konsentratsiyasi texnoiogik chegarada zinasimon o‘zgarsa keskin p-n o'tish yuzaga keladi. Uning kengligi l0 nafaqat kiritmalar konsentratsiyasiga, balki o‘tishdagi konsentratsiyaning o‘zgarish qonuniyatiga bog‘liq bo‘lib, quyidagi ifoda bo‘yicha topiladi.
va mikrometming o‘nlarcha ulushidan bir necha mikrometrgacha bo‘lgan qiymatlarni tashkil etadi. Demak, tor p-n o‘tish hosil qilish uchun yarim o‘tkazgichga yuqori konsentratsiyali kiritmalar kiritish, keng p-n o‘tish hosil qilish uchun esa kiritmalar konsentratsiyasi kichik bo‘lishi kerak.
Bu yerda, q - elektron zaryadi, - elektr doimiysi, - yarimo‘tkazgichning nisbiy elektr doimiysi.
|
