|
-
MAVZU: Yarimo’tkazgichlarda elektr toki
|
| bet | 87/197 | | Sana | 01.02.2024 | | Hajmi | 8,06 Mb. | | #149719 |
Bog'liq Fizikadan maruza matniMAVZU: Yarimo’tkazgichlarda elektr toki.
Yarimo’tkazgichli asboblar
REJA: 1.Yarimo’tkazgichlarning tuzilishi.
2.Yarimo’tkazgichlarning o`tkazuvchanligi
3.Yarimo’tkazgichlar o`tkazuvchanligining temperaturaga va
yoritilganlikka bog`liqligi.
4.Yarimo’tkazgichli asboblar
Tayanch tushunchalar: Yarimo`tkazgich, termistorlar, fotorezistorlar, n-turdagi o`tkazuvchanlik, p-turdagi o`tkazuvchanlik, donor, akseptor, diod.,
1. Moddalarning elektr o’tkazuvchanlik xususiyatlarini tekshirib, ularni ush xilga ajratish mumkin:
Elektr tokini yaxshi o’tkazuvchi moddalar – bular o’tkazgichlar deb ataladi. O’tkazgichlarga asosan metallar kiradi. Bu moddalarda solishtirma elektr qarshiligi 10-6 10-8 Omm atrofida bo’ladi.
Elektr tokini o’tkazmaydigan moddalar – bular dielektriklar deb ataladi. Reyaina, plastmassa, toyaa suv kabilar dielektriklardir. Dielektriklarda solishtirma elektr qarshiligi 10101016 Omm atrofida bo’ladi.
O’tkazuvchanligi o’tkazgichlar bilan dielektriklar orasida bo’lgan moddalar ham bor. Bu moddalarni o’tkazgich deb bo’lmaydi, shunki ular elektr tokini yaxshi o’tkazmaydi, ammo dielektrik ham deb bo’lmaydi, shunki elektr tokini durustgina o’tkazadi. Shuning uchun bunday moddalar yarimo’tkazgichlar deb ataladi. Mendeleev davriy jadvalining IV gruppasiga kiruvshi germaniy - Ge, kremniy - Si, selen – Se shuningdek, III va V gruppasidagi elementlarning kimyoviy birikmasidan hosil bo’lgan murakkab moddalar: arsenid-galliy - GaAs, fosfit-galliy – GaP va shunga o’xshash moddalar yarim o’tkazgichlardir. YArimo’tkazgichlarning solishtirma qarshiligi 10-61010 Omm atrofida bo’ladi.
2. YArimo’tkazgich kristall panjarasi atomlari o’yaaro bog’lanishida kimyoviy kovalent bog’ vositasida birikadi. Kovalent bog’ qo’yidagi xossalarga ega:
kovalent bog’ juft bog’dir, ya’ni har ikki atom o’yaaro bog’lanayotganda bittadan elektronlari bilan almashinib birikadi, bu elektronlar har ikkala atom uchun ham umumiy bo’lib valent elektronlar hisoblanadi, natijada atomlar elektronlar jufti orqali o’yaaro bog’lanadi. Mendeleev davriy jadvalidagi IV guruh elementlarida (masalan Ge, Si, Se) 4 tadan valent elektronlari bo’lib har bir atom to’rttadan qo’shni atom bilan juft kovalent bog’ni hosil qiladi;
kovalent bog’ to’yingan bog’dir, ya’ni har bir atom ma’lum sondagi atomlar bilangina o’yaaro kovalent bog’ni yuyaaga keltiradi. Har bir Ge yoki Si atomi atrofida faqatgina 4 tadan qo’shni atomi mavjud bo’ladi va ular 3 ta yoki 5 ta bo’lib qolmaydi;
kovalent bog’ ma’lum yo’nalishga ega bo’lgan bog’ bo’lib, har bir atom kimyoviy bog’ni yuyaaga keltiruvshi qo’shni atomlar bilan muntayaam tartibda, ma’lum o’zgarmas burshak ostida bog’lanadi, natijada yarimo’tkazgich kristalidagi atomlar fayaoda muntayaam geometrik shaklni yuyaaga keltiradi;
k ovalent bog’ energetik kushli bog’ hisoblanadi. Bu bog’ni yuyaaga keltirgan valent elektronlar atomlar bilan mustahkam bog’langan bo’ladi, shu sababdan ham xona temperaturasida yarimo’tkazgichlarda erkin elektronlar kontsentratsiyasi kichik bo’ladi.
kovalent bog’ga ega bo’lgan yarimo’tkazgichlarning ushbu xususiyatlarini hisobga olib bunday moddalar kristalida atomlarning o’zaro joylashishini qo’yidagisha tasvirlash mumkin (1 – rasm)
Y arimo’tkazgich temperaturasi ko’tarilishi bilan valent elektronlarning kinetik energiyasi oshib boradi, natijada atomlarning tortish kuchini engib erkin holatga o’tgan elektronlar soni ham oshib boradi,manfiy zaryadga ega bo’lgan bunday elektronlar yarimo’tkazgich bo’ylab elektr tokini yuyaaga keltiruvshi zaryadlangan yaarrashalar hisoblanadi. SHu sababdan temperatura oshishi bilan erkin elektronlar kontsentratsiyasi ham oshadi, yarimo’tkazgichning elektr o’tkazuvchanligi
h am oshadi. Umumiy holda elektroneytral hisoblangan atomni elektron tark etishi natijasida atom musbat zaryadga ega bo’lib qoladi. Elektron etishmaydigan bunday atom kovak deyiladi (2-rasm).Musbat zaryadga ega bo’lgan kovak qo’shni atomlardan biridagi elektronni biriktirib olishi mumkin. Natijada qo’shni atomda kovak hosil bo’ladi. Bu kovak o’ya navbatida boshqa qo’shni atomdagi elektronni biriktirib olib neytrallashadi va navbatdagi qo’shni atomda kovak hosil bo’ladi.
Agar shu yarim o’tkazgichda elektr maydoni hosil qilinsa, teshik maydon kushlanganlik vektori yo’nalishida ko’shib, yarim o’tkazgichda, teshikli elektr o’tkazuvchanlikni hosil qiladi. Bunday elektr o’tkazuvchanlikni r-turdagi (positive – musbat degan so’yaning bosh harfidan olingan), ya’ni teshikli o’tkazuvchanlik deb ataladi. YArim o’tkazgichning teshikli o’tkazuvchanligini hosil qiluvshi aralashmalar aktseptorlar deyiladi.
E ndi to’rt valentli germaniyga bir oyagina besh valentli (germaniy atomlariga nisbatan ~0,001%) mishyak (AC) atomlari qo’shgan holni qarab chiqaylik.
Mishyak atomi besh valentli bo’lganligidan undagi bitta elektron, germaniy kristall panjarasida, kovalent bog’lanishda qatnashmay erkin elektronga aylanadi (4-rasm). Agar shu yarim o’tkazgichda elektr maydoni hosil qilinsa, elektron maydon kushlanganlik vektori yo’nalishiga teskari ko’shib, yarim o’tkazgichda elektronli elektr o’tkazuvanlikni hosil qiladi. Bunday elektr o’tkazuvchanlikni n-turdagi (negative – manfiy degan so’yaning bosh harfidan olingan), ya’ni elektron o’tkazuvchanlik deb ataladi. Yarim o’tkazgichning elektron o’tkazuvchanligi-ni hosil qiluvshi aralashmalar donorlar deyiladi.
Xususiy o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan yarimo’tkazgichning teshik va elektron o’tkazuvchanligi bir xilda bo’ladi.
3. Odatda yarimo’tkazgichlarning xususiy elektr o’tkazuvchanligi unsha katta bo’lmaydi, shunki ularda erkin elektronlar soni juda oya, masalan uy temperaturasida germaniyda erkin elektronlar kontsentratsiyasi 31013 sm-3 atrofida bo’ladi. Tajribalarning ko’rsatishisha yarim o’tkazgichning temperaturasi 1gradusga ko’tarilganda uning elektr qarshiligi 3-5% ga kamayadi va ularning xususiy elektr o’tkazuvchanligi ortadi. Metallarda bu holning teskarisi bo’lib, temperaturasi 1 gradusga ko’tarilganda qarshiligi 0,3 % ga ortadi. Issiqlik ta’sirida elektr qarshiligini o’zgartiradigan elementlarga termistorlar deyiladi.
Y Arimo’tkazgichlarni elektr o’tkazuvchanligini faqatgina temperaturani o’zgartirib emas, balki yorug’lik ta’sir etib ham o’zgartirish mumkin. YOrug’lik ta’siri ostida yarim o’tkazgichlarning aktiv qarshiligi keskin kamayadi, elektr o’tkazuvchanligi esa oshadi. YOrug’lik ta’siri ostida o’ya qarshiligini o’zgartiradigan elementlar fotorezistorlar yoki fotoqarshiliklar deyiladi. Fotore-yaistorlarning ishlash printsipini tushinish uchun yarimo’tkazgichlarning tuyailishi bilan tanishaylik. Elektron o’tkazuvchanlik va teshik o’tkazuvchanlik sohasiga ega bo’lgan yarimo’tkazgichga elektron-teshikli yoki p-n o’tishli yarimo’tkazgich deb ataladi (5-rasm). P-no’tishli elektron qurilmaga yarimo’tkazgichli diod deb ataladi. Diodning asosiy elektr xarakteristikasi – undan to’g’ri va teskari yo’nalishlarda o’tayotgan tokning yarim o’tkazgichlarga tashqaridan berilayotgan kushlanishga bog’liqligidir.
Bunday bog’lanish diodning volt-amper xarakteristikasi (VAX) deb ataladi. 6-rasmda yarim o’tkazgichli diod uchun volt-amper xarakteristikasi tasvirlangan. Diodning r-sohasiga manbaning musbat qutbi, n-sohasiga esa manfiy qutbi ulansa to’g’ri ulash deyiladi, aksinsha esa teskari ulash deyiladi.
Diod to’g’ri ulashda elektr tokini yaxshi o’tkazdiradi, teskari ulashda esa deyarli o’tkazdirmaydi, ya’ni diod bir tomonlama o’tkazdirish xossasiga ega.
|
| |
