43
1.14-chizma. a)
p
n
p
tip tranzistor, b) uning shartli belgilanishi
Yarim o‘tkazgichli asboblar vujudga kelishi radiotexnikada
inqilobiy burilish
yasadi. Ularning soddaligi va kichikligi, mikromodullar sifatida uzluksiz ravishda
bosib chiqarish usuli bilan tayyorlash imkonini yaratdi. Mikromodullar yupqa
varaqlardek bo‘lib, ularda diodlar,
triodlar, qarshiliklar va radiosxemaning boshqa
elementlari zarb qilinadi. Mikromodullarning turli kombinatsiyalarini tuzib, oldindan
belgilangan kattalikli radioqurilmalar yasash mumkin. Hozirgi paytda yarim
o‘tkazgichli diodlar, triodlar, rezistorlar, ishlatilmaydigan asboblarning o‘zi
mavjud
emas. Yarim o‘tkazgichli termistor (termorezistor) yordamida temperaturani
o‘lchovchi detektor, elementar zarralarni qayd etuvchi, fotorezistor – yorug‘lik
energiyasini qayd etuvchi va ko‘plab boshqa asboblarni misol qilib keltirish mumkin.
Kosmik kemalarning barchasi quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirib
beruvchi yarim o‘tkazgichli quyosh batareyalari bilan jihozlangan bo‘lsa,
tibbiyot
insonning nozik organlariga kirib, uning faoliyatidan ma’lumot beruvchi datchiklar
(qayd etuvchilar) bilan jihozlangandir. Garchi, ushbu dalillarning o‘zi ham yarim
o‘tkazgichli asboblarning foydalanish sohasi kengligini ko‘rsatib tursa-da, hali
ularning ishlatilish istiqbollari juda keng. Bu sohadagi izlanishlar tugamagan bo‘lib,
insoniyat yarim o‘tkazgichlar fizikasidan ko‘plab yangiliklarni kutmoqda.
Hozirgi vaqtda yarim o‘tkazgichli termoelementlarning shunday kombinatsiyasi
ishlab chiqildiki, termobatareya FIK 20% ni tashkil etadi.
Quyosh batareyalarining asosiy afzaliklari – FIK katta bo‘lishi,
uzoq muddat
davomida ishlashi, oddiyligi, solishtirma quvvatining katta bo‘lishi (quvvatning
44
element massasiga nisbati), ammo nisbatan qimmat turishi va qo‘shimcha energiya
manbayi talab etishi quyosh batareyasining kamchiliklaridan biridir.
Yarim o‘tkazgichli fotoelementlarni quyosh batareyasi sifatida ishlatishda
quyoshdan kelayotgan radiatsiyaning spektral tuzilishini
bilish masalaning asosiy
tomonlaridan biri bo‘lib hisoblanadi. Shuning uchun, quyosh batareyasini tayyorlashda
quyosh spektrining qaysi qismlaridan foydalanish mumkinligini ko‘rsatuvchi yarim
o‘tkazgichning optik xususiyatlarini va quyosh energiyasini elektr energiyaga samarali
aylantirib bera olishligini tavsiflovchi elektr xususiyatlarini bilgan holda, yarim
o‘tkazgich materialni tanlab olish zarurdir. Yarim o‘tkazgichning bunday
xususiyatlariga ta’sir qiluvchi ko‘rsatkichlaridan biri – man qilingan (ta’qiqlangan)
sohaning kengligi
g
E
ni bilish kerak.
Ma’lumki, elektron - teshik juftini hosil qilish uchun energiyasi
E
g
ga teng yoki
undan katta bo‘lgan foton yutilishi kerak, ya’ni:
g
E
h
bunda,
h
–
Plank doimiysi,
– chastota,
g
E
dan kichik bo‘lgan energiyali
fotonlar valentlik sohasidan o‘tkazuvchanlik sohasiga elektron chiqara olmaydi. Bu
hodisaga qaraganda
g
E
kichik yarim o‘tkazgich tanlab olish maqsadga muvofiq
emasdek ko‘rinadi.
g
E
kichiklasha
borsa, fotonning ortiqcha
energiyasi issiqlikka
aylanishi natijasida samaradorlik kamaya boradi.
Agar
E
g
katta bo‘lgan yarim o‘tkazgich tanlab oladigan bo‘lsak, yutilayotgan
fotonlarning faolligi kamaya boradi va yana nurlanish spektrining bir qismi bekorga
sarf qilinadi.
(1.13)
45
1.2-rasm. Kremniy fotoelementlaridan tuzilgan quyosh batareyasi
Atmosferaning ta’siri juda kichik deb ko‘rilsa,
P
J
p
,
Ga
,
As
va
Cd
,
Te
lar quyosh
batareyasini tayyorlash uchun eng yaxshi yarim o‘tkazgichlar bo‘la oladi. Lekin
atmosferaning ta’siri ortishi bilan bularga qaraganda
Si
afzalroq bo‘lib qoladi. Eng
yaxshi yarim o‘tkazgichli materiallar, quyosh batareyasini tayyorlash uchun
Si
,
GaAs
, va
CdTe
ekanligi isbot qilindi. 1.2-rasmda quyosh batareyasining ko‘rinishi berilgan.
Quyosh enеgiyasini elеktr enеrgiyasiga o‘zgartirish jarayoni fоtоelеktrik effеkt
оrqali amalga оshriladi. U yarim o‘tkazgich sirt qatlamlarida 2-3
mkm
qalinlikdagi
erkin elеktrоnlar ko‘rinishida vujudga kеladi. Yarim o‘tkazgich
sirtida erkin
elеktrоnlarning paydо bo‘lishi va elеktr pоtеntsiallar farqi yuzaga kеlganida unda
elеktr tоki vujudga kеladi. Pоtеntsiallar farqi yarim o‘tkazgichning nurlanadigan sirti
va sоya tоmоni оrasida uning sirt qatlamlariga maхsus qo‘shimchalarni kiritish
hisоbiga yuzaga kеladi (1.15-chizma). Qo‘shimchalardan biri (
n
-tipli) qo‘shimcha
elеktrоnlarni va sirtning manfiy zaryadini hоsil qiladi, ikkinchisi esa (
p
-tipli)
elеktrоnlarning yеtishmasligini, ya’ni musbat zaryadni hоsil qiladi.
