|
Yarim o‘tkazgich - metall kontaktida to‘g‘rilash hodisasi
|
| bet | 4/5 | | Sana | 30.05.2024 | | Hajmi | 466,81 Kb. | | #257887 | | Turi | Referat |
Bog'liq SARVINOZ FIZIKA REFERAT 2Yarim o‘tkazgich - metall kontaktida to‘g‘rilash hodisasi
Metalldan Yarim o‘tkazgichga o‘tayotgan elektronlarga ta’sir etuvchi potentsial to‘siq chiqish ishlarining farqiga tengdir: Yarim o‘tkazgichdan metallga o‘tayotgan elektronlarga ta’sir etuvchi potentsial to‘siq ga tengdir. Metalldan Yarim o‘tkazgichga o‘tayotgan elektronlar oqimini , Yarim o‘tkazgichdan metallga o‘tayotgan elektronlar oqimini esa deb belgilaymiz. Bu elektron oqimlariga , mos ravishda, quyidagi tok zichliklari to‘g‘ri keladi:
va .
Muvozanat holatida kontakt orqali o‘tadigan natijaviy tok nolga teng, shu sababli o‘z navbatida, muvozanat holatiga to‘g‘ri keluvchi toklar zichliklari quyidagicha belgilanadi:
,
Kontaktga, kontakt potentsiallar farqi Vkyo‘nalishiga mos bo‘lgan tashqi potentsiallar farqini qo‘Yamiz. Yopuvchi qatlam qarshiligi Yarimo‘tkazgich boshqa qismlarining qarshiliklaridan bir necha tartibda katta bo‘lgani uchun, tashqi potentsiallar farqi asosan yopuvchi qatlamga tushadi.
Metall – Yarim o‘tkazgich kontaktiga teskari yo‘nalishda tashqi potentsiallar farqi qo‘yilishi
Yarim o‘tkazgichdagi musbat zaryadlangan energetik sathlar pastga qarab qV qiymatga siljiydi. - Fermi sathi ham shu masofaga pastga tushadi (258 – rasm). Rasmdan ko‘rinishicha, yopuvchi qatlam kontakt potentsiallar farqi yo‘nalishida quyilgan tashqi potentsiallar farqi V Yarim o‘tkazgichdan metallga o‘tayotgan elektronlar uchun potentsial to‘siqning balandligini oshiradi:
,
bu esa potentsial to‘siqning kengligini ham ortishiga olib keladi:
,
Bu holda manfiy zaryadlangan Yarim o‘tkazgichning barcha energetik sathlari, u bilan birga Fermi sathi ham, qV masofaga yuqoriga siljiydi. Bu esa Yarimo‘tkazgichdan metallga o‘tayotgan elektronlar uchun energetik to‘siqningpasayishiga olib keladi:
,
Natijada to‘siq kengligi ham torayadi:
,
Tashqi potentsiallar farqi ta’sirida, potentsial to‘siqning balandligi va kengligi o‘zgarishi, kontakt bo‘yicha ikki tomonga o‘tayotgan elektronlar oqimi muvozanatining buzilishiga olib keladi.
Kontaktga, yopish yo‘nalishida, tashqi potentsiallar farqi V quyilganda jmn tok zichligi marta kamayadi, chunki potentsial to‘siq balandligi qiymatga oshganda, to‘siqni yengib o‘tuvchi elektronlar soni
marta kamayadi, bu holda jmn tok zichligi quyidagicha teng bo‘ladi:
jnm – tok zichligi, metalldan Yarimo‘tkazgichga o‘tayotgan elektronlar uchun potentsial to‘siq balandligi o‘zgarmaganligi uchun, o‘zgarmay qoladi va ga teng bo‘ladi.
Tashqi potentsiallar farqi yopish yo‘nalishida qo‘yilgandagi kontakt bo‘yicha natijaviy tok zichligi quyidagicha ifodalanadi:
,
va tok Yarimo‘tkazgichdan metallga oqadi. Teskari yo‘nalishdagi tashqi kuchlanishni oshira borsak, kamayib nolga intiladi, teskari yo‘nalishdagi jt ga yetishadi. Bu tok zichligi to‘yinish toki zichligi deb ataladi.
Elektron - kovak (n - p) o‘tish
Ikkita Yarim o‘tkazgich kristallarini bir-biriga to‘g‘ridan-to‘g‘ri tekkazish bilan elektron-kovakli o‘tish hosil qilish mumkin emas. Chunki kristallar sirti oksidlangan bo‘lishi mumkin, bundan tashqari, chegara sirtida Yarim o‘tkazgichlarning energetik spektriga ta’sir qiluvchi begona kirishmalar atomlari, har xil ifloslanish va nuqsonlar bo‘lishi mumkin.
Elektron - kovakli o‘tishni hosil qiluvchi, amalda, eng ko‘p tarqalgan usullardan biri – diffuziya jarayonidir. Diffuziya jarayoni – gaz, suyuqlik va qattiq holatda bo‘lgan kirishma atomlarini yuqori temperaturada Yarim o‘tkazgich kristall panjarasiga kiritishdan iborat. Masalan, n – turli Yarim o‘tkazgichga aktseptor kirishmalarini yoki r – turli Yarim o‘tkazgichga donor kirishmalarini diffuziya usuli orqali kiritishdir.
Kirishmalarning ichkariga qanchalik kirganlik darajasi yoki n - p o‘tishning chuqurligi diffuziya jarayoni vaqti va temperaturasiga bog‘liqdir.
Ikki turli o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan sohalarni ajratuvchi chegara elektron - kovakli o‘tishni bildiradi.
261 - rasmda ikki xil o‘tkazuvchanlikdan iborat bo‘lgan Yarim o‘tkazgichlar sohalari chegarasi keltirilgan va u MM tekislik bilan aniqlanadi.
Chegaraning chap tarafida Na – aktseptor kontsentratsiyali r – turli Yarim o‘tkazgich, o‘ng tarafida esa, Nd – donor kontsentratsiyali n – turli Yarim o‘tkazgich joylashgan.
261 – rasm. Elektron kovakli o‘tishning hosil bo‘lishi
Aktseptor va donor kirishmalarningkontsentratsiyalarini bir-biriga teng deb hisoblaymiz:
Na = Nd = 1022 m-3
n – sohada asosiy tok tashuvchilar elektronlardan, r – sohada esa kovaklardan iboratdir. Asosiy tok tashuvchilar donor va aktseptor kirishmalarning ionlashishi natijasida paydo bo‘ladilar. Juda past bo‘lmagan temperaturalarda bu kirishmalar to‘la ionlashgan bo‘ladi, n – sohadagi elektronlar kontsentratsiyasi donor atomlari kontsentratsiyasiga teng bo‘ladi(n ~ Nd ).r – sohada esa, kovaklar kontsentratsiyasi aktseptor atomlar kontsentratsiyasiga teng bo‘ladi (p ~ Na ).
Bu n - va p - sohalar, asosiy tok tashuvchilardan tashqari, asosiybo‘lmagan tok tashuvchilarga ham egadir:
n sohada – kovaklarga , r – sohada – elektronlarga . Asosiy bo‘lmagan tok tashuvchilar kontsentratsiyasi ta’sirlashuvchi massalar qonunidan topiladi:
,
bu yerda ni – xususiy Yarimo‘tkazgichdagi tok tashuvchilar kontsentratsiyasidir.
nn0pp0 = 1022m-3va ni = 1019m-3 bo‘lganda, pno = npo = 1016 m-3 ga teng bo‘ladi. Demak r – sohadagi kovaklar kontsentratsiyasi n – sohadagi kovaklar kontsentratsiyasidan 106 marta ko‘pdir, xuddi shunday, n – sohadagi elektronlar kontsentratsiyasi ham r – sohadagi asosiy bo‘lmagan elektronlar kontsentratsiyasidan 106 marta ko‘pdir. Yarimo‘tkazgichlar kontakti atrofidagi sohalarda bir turli tok tashuvchilar kontsentratsiyasining farqi n – sohadan r – sohaga elektronlarning diffuziyaviy oqimi , r – sohadan – sohaga kovaklarning diffuziyaviy oqimi hosil bo‘lishiga olib keladi. Natijada n – soha musbat, r – soha manfiy zaryadlanadi.
Sohalarning bunday zaryadlanishi n – sohada barcha energetik sathlarni va Fermi sathini pasayishiga, r – sohada ularning ko‘tarilishiga olib keladi.
O‘ngdan chapga elektronlarning o‘tishi va chapdan o‘ngga kovaklarning o‘tishi, r – sohadagi ko‘tarilayotgan Fermi sathi , n – sohada pasayotgan Fermi sathi bilan bir balandlikda o‘rnatilmaguncha davom etadi. Bu Fermi sathlari bir balandlikda o‘rnatilganda so‘ng, n – va r – sohalarda muvozanat holati o‘rnatiladi va ikki tarafdan kelayotgan elektron va kovaklar oqimlari bir – biriga tenglashadilar:
, ,
n – sohaning kontaktga Yaqin qatlamidan elektronlarning r – sohaga ketishi, n – sohaning shu qatlamida ionlashgan donor kirishma atomlarining qo‘zg‘almas musbat hajmiy zaryadi paydo bo‘lishiga sabab bo‘ladi, bu qatlamning qalinligini dn deb belgilaymiz. Xuddi shunga o‘xshas r – sohaning kontaktga Yaqin qatlamidan kovaklarning n – sohaga o‘tishi, r – sohaning dp qatlamida ionlashgan aktseptor kirishma atomlarining qo‘zg‘almas manfiy hajmiy zaryadini hosil qiladi. Shu qatlamlar orasida Vk kontakt potentsiallar farqi hosil bo‘ladi, bu o‘z navbatida, n – sohadan r – sohaga elektronlarning, r – sohadan n – sohaga kovaklarning o‘tishiga to‘sqinlik qiluvchi potentsial to‘siqni hosil qiladi.
|
| |
