Nomuvozanat holatda p-n o‘tish
p-n o’tish toklari. Elektron va kovakning o‘rtacha issiqlik energiyasi yarimo‘tkazgich temperaturasi bilan belgilanadi va kT ga teng, k — Bolsman doimiysi, T - absolut temperatura. Yarim o‘tkazgichdagi har bir zarra energiyasi o‘rtacha energiyadan farq qiladi. Aynimagan n -yarimo‘tkazgichda energiyasi Wt dan kichik boimagan elektronlar konsentratsiyasi Bolsman taqsimotiga binoan quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
Undan yuqori energiyali zarrachalar soni eksponensial ravishda keskin kamayishi ko‘rinib turibdi. Bu yerda nn - asosiy zaryad tashuvchilaming konsen-tratsiyasi. Shunga o‘xshash ifoda kovaklarni energiyalar bo'yicha taqsimlanishini belgilaydi.
p – va n - yarimo‘tkazgichlar kontaktga keltirilganda energiyasi yuqori bo'lgan zaryad tashuvchilar p-n o‘tish orqali qo‘shni sohalarga diffuziyalanish hisobiga p-n o‘tishning elektr maydoniga teskari yo‘nalishda siljiydilar. Natijada diffuziya toki IDIF hosil bo‘ladi. Asosiy zaryad tashuchilaming p-n o‘tish orqali diffuziyalanishi bilan bir vaqtda noasosiy zaryad tashuvchilaming p-n o‘tish maydoni yo‘nalishida siljishi boshlanadi. Bu maydon noasosiy zaryad tashuvchilarga tezlatuvchi ta’sir ko‘rsatib, dreyf tokini hosil qiladi. p-n o‘tishga elektr kuchlanish berilmaganda termodinamik muvozanat yuzaga keladi, ya’ni diffu-ziya va dreyf toklari absolut qiymatlari teng bo‘ladi. Diffuziya va dreyf toklari qarama-qarshi tomonlarga yo‘nalgan boigani sababli p-n o‘tish orqali tok oqmaydi, ya’ni makroskopik zaryad tashish amalga oshmaydi (1d-rasm). p-n о‘tishning to‘g‘ri ulanishi. Agar p-n o‘tishga tashqi kuchlanish U0 berilsa, muvozanat buziladi va undan tok oqib o‘ta boshlaydi. Kuchlanish manbaining musbat qutbi p - sohaga, manfiy qutbi esa n- sohaga ulansa, p-n o‘tish to‘g ‘ri ulangan yoki to‘g ‘ri siljitilgan deb ataladi .
Elektr tokining o'tishida yuzaga keladigan muvozanatsiz elektron hodisalar. yarimo'tkazgichning metall yoki elektrolit bilan aloqasi orqali yoki ikki xil yarim o'tkazgichning (heterounction) aloqasi orqali yoki har xil turdagi zaryad tashuvchilar bilan bir xil yarim o'tkazgichning ikki hududining chegarasi orqali (qarang: p - p-o'tish) va ularning turli konsentratsiyalar.
Ikki xil narsani aloqaga keltiring. materiallar tashuvchilarning oqimi (aniqlik uchun, elektronlar) biridan ikkinchisiga va kontakt potentsial farqi VK shakllanishi bilan birga keladi. Aloqa potentsiallari farqining maydon kuchi yarimo'tkazgichning chuqurligiga silliq ravishda kamayadi, bu esa energiyaning chekkalarining kontaktga yaqin egilishiga olib keladi. bantlar (valentlik va o'tkazuvchanlik zonasi). Burilish yo'nalishi va uning kattaligi ish funktsiyalaridagi farq bilan aniqlangan VK belgisi va kattaligiga, shuningdek interfeysda lokalizatsiya qilingan zaryadlarning belgisi va kontsentratsiyasiga bog'liq (adsorbsiyalangan ionlar, zaryadlangan sirt nuqsonlari va boshqalar, qarang. quyida).
Kontaktlarni tekislash. Metallning elektron yarimo'tkazgich bilan aloqa qilganda, zonalarning yuqoriga egilishi (1-rasm) yarimo'tkazgichning yaqin aloqa qatlamida elektronlar etishmasligi va natijada o'tkazuvchanlikning pasayishi (tushish qatlami, to'siq qatlami, chiqishning III qatlami). Elektrning etarlicha kuchli tükenmesi bilan. bu qatlamning qarshiligi yarimo'tkazgichning neytral hajmining qarshiligida ustunlik qiladi, shuning uchun ikkinchisini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Qatlamning qarshiligining qiymati unga qo'llaniladigan kuchlanishga juda bog'liq. Bu qatlamning oqim kuchlanish xarakteristikasining (CVC) katta chiziqli bo'lmasligiga va xususan, qo'llaniladigan kuchlanish belgisiga nisbatan uning kuchli assimetriyasiga olib keladi: CVC ning teskari tarmog'idagi qarshilik ko'p tartibli. to'g'ridan-to'g'ri filialdagi qarshilikdan yuqori kattalik (tuzatish effekti). CVC ning to'g'ridan-to'g'ri filiali bunday tashqi ko'rinishga mos keladi. kuchlanish, uning maydoni kontakt potentsial farqi maydonini kamaytiradi va qatlamni toraytiradi. Shaklda. 1 bu pozitsiyaga mos keladi. metall ustidagi potentsial. CVC ning teskari filiali ext maydonlarining qo'shilishiga mos keladi. manba va VK (metalldagi salbiy potentsial). Bunday holda, tükenmiş qatlam ortib borayotgan ext bilan kengayadi. Kuchlanishi. I-V xarakteristikasining chiziqli bo'lmaganligi va metall-yarim o'tkazgich kontaktida tokni to'g'rilash ta'siri Schottky diodlarida qo'llaniladi.
Yuqori oqim zichligida, ohm. kontaktlarning harakati elektronlarning monopolyar in'ektsiyasi tufayli buziladi, masalan, metalldan yarimo'tkazgichga (qarang: Yarimo'tkazgichlarda zaryad tashuvchilarning in'ektsiyasi). Agar joriy zichlik bo'lsa, in'ektsiya sezilarli bo'ladi
bu erda n - yarimo'tkazgichdagi asosiy zaryad tashuvchilar elektronlarining konsentratsiyasi, D - ularning koeffitsienti. diffuziya, RD - Debay skrining radiusi, e - elementar zaryad. Oqim kuchayishi bilan yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanligi AOK qilingan elektronlar tomonidan ko'proq va ko'proq aniqlanadi, ularning kontsentratsiyasining oshishi ularning fazoviy zaryadi bilan chegaralanadi (bo'shliq zaryadi bilan cheklangan oqimlar). Natijada, namunaning o'tkazuvchanligi sezilarli darajada chiziqli bo'lmaydi. Elektr ohm qarshilik. boyitilgan qatlam bilan aloqa dielektrik mavjudligida ortadi. metall va yarimo'tkazgich o'rtasida D oraliq qatlam (masalan, metall oksidi, 3-rasm). Interlayerning tunnel o'tkazuvchanligi tufayli uning kichik qalinlikdagi o'tkazuvchanligi
ahamiyatsiz bo'lib qoladi. Interlayerda, shuningdek, oksid-yarim o'tkazgich interfeysida, qoida tariqasida, zaryad tashuvchilarni ushlab turish markazlari paydo bo'ladi, ularning maydoni kontakt potentsial farqi maydoni bilan bir qatorda, zonalarning kontaktga yaqin egilishini boshqaradi. , uning kattaligini sezilarli darajada o'zgartiradi va ba'zan uning belgisi (qarang MIS tuzilishi ). Bu qonunningning beqarorligi va takrorlanmasligiga olib keladi. metall-yarim o'tkazgichli kontaktlar.
Boyitilgan (qulfga qarshi) qatlam bilan aloqa qiling.
Boyitilgan qatlam va dielektrik bo'shliq bilan aloqa.
Shuning uchun, ushbu qonunni yaratish. Kontaktlar ko'pincha yarimo'tkazgichning, masalan, asosiy hajmi bilan izotopik gomo-birikma hosil qiluvchi kuchli dopingli kontaktli hududlarni afzal ko'radi. n + -n (4-rasm), bu erda o'tish og'ir (n +) va zaif (n) doplangan hududlar tomonidan hosil bo'ladi. Bunday o'tish blokirovkaga qarshi qatlam bilan metall-yarimo'tkazgichli aloqa bilan bir xil xususiyatlarga ega. Bunday qonunning ning xususiyatlari. kontaktlar to'g'ridan-to'g'ri metallda zonalarning egilishiga bog'liq emas.
Xulosa: Elektr tokining o'tishida yuzaga keladigan muvozanatsiz elektron hodisalar. yarimo'tkazgichning metall yoki elektrolit bilan aloqasi orqali yoki ikki xil yarim o'tkazgichning (heterounction) aloqasi orqali yoki har xil turdagi zaryad tashuvchilar bilan bir xil yarim o'tkazgichning ikki hududining chegarasi orqali (qarang: p - p-o'tish) va ularning turli konsentratsiyalar. Yuqori oqim zichligida, ohm. kontaktlarning harakati elektronlarning monopolyar in'ektsiyasi tufayli buziladi, masalan, metalldan yarimo'tkazgichga (qarang: Yarimo'tkazgichlarda zaryad tashuvchilarning in'ektsiyasi). Agar joriy zichlik bo'lsa, in'ektsiya sezilarli bo'ladi.
|
