Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni
Yüklə 11,09 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
- “КОНДЕНСИРЛАНГАН ҲОЛАТЛАР ФИЗИКАСИ” ФАНИНИ ОЛИЙ ТАЪЛИМДА ЎҚИТИШНИНГ ЎЗИГА ХОС ХУСУСИЯТЛАРИ
- ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ТОКИ P-N В ПЕРЕХОДЕ
- ЯРИМЎТКАЗГИЧЛИ P-N ЎТИШЛИ ДИОДЛАРНИНГ ТАШҚИ ТАЬСИРЛАРГА
|
Рис 1. Осциллограмма лазерного излучения полученного из выхода p-i-n диода. Для получения необходимой длительности импульса в разрядной цепи емкостного накопителя установлены катушки индуктивности. Для первоначальной ионизации разрядного промежутка импульсной лампы питания лазера и поддержания его в проводящем состоянии служит блок поджига и источник дежурной дуги, который в процессе работы системы поддерживает в лампах режим дугового разряда. Управление моментом начала разряда емкостного накопителя на импульсную лампу и отключение последней на период заряда накопителя производит разрядным коммутатором. Система охлаждение двух контурная и поддерживает нормальный тепловой режим работы лазера.
различных полупроводниковых кристаллах На рис.2 приведены различные варианты омических контактов полученных лазерной сваркой. Полученные проволочные омические контакты с помощью лазерной сварки в режиме одиночных импульсов, основанных на тепловом воздействии импульсного лазерного излучения с определенной длительностью импульса с поверхностью образца, имели хороший омичность. Они является стабильными и обладает механически прочный контакт с полупроводниковым кристаллом. Варьируя энергии, частоты и длительности импульса лазерного излучения были определены оптимальные режимы для получения надежного, устойчивого и механически прочного сварного соединения (контакта) медного проволоки с образцом. Литература. 1. Вейко В.П. Петров А.А. Лазерные технологии.// СПбГУ, ИТМО, 2009 г.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 264
УНИКАЛЬНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИЛЬНОКОМПЕНСИРОВАННОГО КРЕМНИЯ М.К. Бахадырханов, Н.Ф. Зикриллаев, Х. Уралбаев, С.А. Тачилин Ташкентский государственнқй технический университет
Сильнокомпенсированный кремний полученный при легировании примесными атомами создающими глубокие энергетические уровни представляет большой научный и практический интерес. Это связанно с тем, что параметры проводимости сильнокомпенсированного кремния хотя существенно не отличаются от собственного кремния, однако его электрофизические и рекомбинационные свойства, а также структура кристаллической решетки существенно отличаются от кремния с собственной проводимостью. К отличительным особенностям сильнокомпенсированного кремния относится следующее. В отличие от кремния с собственной проводимостью сильно компенсированный кремний находится в сильнонеравновесном состоянии. Это связано с тем,что при любой температуре меньше 400К по всему объему кристаллической структуры такого материала отсутствует локальная электронейтральность в ограниченных областях с размером d=50÷ 100 нм (при концентрации примеcных атомов N=10 15 ÷10 16 см -3 ). Это означает, что при малейшее изменение внешних воздействий (обычно незамеченного в обычных полупроводниковых материалах) приводит к существенному изменению электрофизических свойств материала за счет перезарядки энергических уровней примесных атомов, в результате которого кремний переходит к еще более неравновесному состоянию. Поэтому такие материалы становятся очень чувствительными к влиянию внешних воздействий. В отличии от кремния с собственной проводимостью, в сильнокомпенсированном кремнии подвижность носителей заряда будет достаточно маленькой, так как в нём даже при комнатной температуре механизм рассеяния носителей заряда будет зависеть от заряженных примесных атомов . Поэтому в таких материалах подвижность носителей заряда с повышением температуры от 100К до 400К не уменьшается по обще известному закону Т 3/2
, а наоборот увеличивается по закону Т 7/2 . Кроме этого подвижностью носителей заряда можно управлять с помощью электрического и магнитного поля, что не возможно в обычных полупроводниковых материалах. Время жизни электронов и дырок в таких материалах существенно отличается друг от друга и могут иметь аномально большие и аномально маленькие значения, что не наблюдается в кремний с собственной проводимостью. Эти и другие особенности сильнокомпенсированного кремния дают возможность предполагать, что такой материал можно считать новым классом полупроводникового материала, обладающего уникальными функциональными возможностями. Сильнокомпенсированный кремний имеет уникальную термочувствительность, которая позволяет создавать на его основе высокочувствительные и быстродействующие термодатчики. Именно в сильнокомпенсированном кремнии было обнаружено очень интересное и новое явление так называемое аномально глубокое гашение фотопроводимости при одновременном освещении ИК светом с определенной длиной волны с достаточно низкой мощностью излучения, меньше чем мощность собственного освещение. Обнаруженный эффект ИК гашения фототока ярко демонтирует возможность управлением временем жизни неосновных носителей заряда в очень широком интервале. Это явление не только раскрывает очень интересные и неизвестные физические свойства сильнокомпенсированного кремния, а также показывает возможности создания на основе этого эффекта принципиально нового класса ИК фотоприемников работающих при наличии “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 265
фонового света с мощностью значительно большей чем мощность воздействующего ИК излучения. Из анализа результатов исследований было показано, что управляя мощностью как фонового, так и ИК излучения можно управлять спектральной областью и глубиной ИК гашения в широком интервале температур. В сильнокомпенсированном кремнии полученном при легировании примесными атомами цинка, серы и марганца, в определенных термодинамических условиях, было обнаружено еще одно новое физическое явление – автоколебания тока со стабильными регулярными и управляемыми параметрами (амплитуда и частота). Исследование параметров автоколебаний тока в зависимости от приложенного электрического поля показали, что ответственными за возбуждение автоколебаний тока являются примесные атомы цинка, серы и марганца. Установлено, что управляя концентрацией примесных атомов в исходном кремнии можно в широком интервале температуры Т=77-350 К управлять частотой в диапазоне 10 -3 -10
5 Гц и
амплитудой в интервале 10 -5 -10 -1
А. Автоколебания тока
возбуждались в сильнокомпенсированном кремнии как при освещении интегральным или монохроматическим светом, а так же в темноте в интервале напряженности электрического поля 30-300 В/см. Обнаруженное уникальное явление автоколебаний тока в сильнокомпенсированном кремнии не наблюдается в других полупроводниковых материалах и структурах, что позволяет создавать на их основе твердотельные генераторы с легко управляемыми параметрами и формой колебаний, а также дает возможность создавать новые виды фотоприемников ИК излучения, датчиков температуры, электрического и магнитного поля с частотным и амплитудным выходами.
ЎҚИТИШНИНГ ЎЗИГА ХОС ХУСУСИЯТЛАРИ
Рахматов Илхом Исматович –Бухоро Давлат университети Ҳозирги замон физика фаннинг инновацион ривожланишини бўлажак мутахассисларга тушинтиришда,ўргатишда техникавий фанлар билан биргаликда “Конденсирланган ҳолатлар физикаси” курсини ўқитишнинг алоҳида ахамияти бор.Шуларни назарда тутиб бўлажак физикларга 4 курснинг 7-8 семестрида танлов фани сифатида “Конденсирланган ҳолатлар физикаси” курси киритилган.Фаннинг намунавий дастури 2016 йилда Ўзбекистон Миллий университети олимлари Д.Э.Назиров ва А.А.Холмўминовлар томонидан тузилган бўлиб № БД- 5140200-4.03 рақами билан 2016 йил 9 янвада рўйхатга олинган. Бу курсда бакалавриатнинг физика йўналиши талабалари конденсирланган ҳолатдаги моддаларнинг, қаттиқ жисмлар яримўтказгичлар, полимерларнинг тузилиши ва тавсифлари,аморф ва кристалл ҳолатлари, электр ўтказувчанлиги , яримўтказгич ва диэлектрик хоссалари, электрофизик, оптик термодинамик, механик, реологик, электромагнетик, хоссалари релакцацион жараёнлари, шунингдек физикавий-агрегат суюқ кристалл ва ориентирланган холатлари композицион ва наноструктурали,полимер материаллар физикасининг асоси ўрганилади. Фанни ўргатишда физикларга умумий 160 соат вақт ажратилган. Шундан 34 соати 7-8 семестрларда ўқитиладиган маъруза бўлиб ҳисобланади.Амалий машғулот семинарларга 20 соат лаборатория ишларига 26 соат ва мустақил таълимга 80 соат вақт ажратилган. Мустақил таълимга кўп вакт ажратилганлигини сабаби 4 курс талабалари мустақил ишлашга анча кўникиб қолганликлари учун улар бу ишни уддалай олишлари мумкин. Фанни ўқитишнинг вазифалари конденсирланган ҳолатлардаги моддаларнинг (қаттиқ жисмлар. диэлекгриклар, яримўтказгнчлар. полимерлар) тузилиши, конфигурацияси ва конформациялари молекуляр массавий тавсифлари, аморф, поликристалл ва кристалл
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 266
ҳолатлари, термодинамикаси ва фазавий диаграммалари, суюлмалари, эритмалари, релаксацион, реологик, механик, термик, оптик, электромагнитик хоссалари, композит материаллар ва наноструктуралари физикаси бўйича асосий билимлар ва кўникмаларни ўзлаштиришлари ҳамда амалий, лаборатория ва семинар машғулотлар олиб бориш асосида амалий малакаларга эга бўлишдан иборатдир. Ҳар бир назарий машғулотни ўтказишда талабаларнинг ярим ўтказгичлар физикаси, каттиқ жисмлар физикаси фанларидан олган билимларига таянган ҳолда ўқитилади. Ўзига хос хусусият шундаки талабалар кимё ва физика фанларининг бирлашиб уйғунлашиб кетганлигини тушуниб етадилар. Ҳар иккала фан соҳасидаги замонавий инновацион янгиликлар билан танишадилар. Машғулотларда слайдлар мултимедиялар, ўқув филмлари видеороликлардан фойдаланиб, виртуал лаборатория стендлари билан таништириб, семинар амалий машғулотларда талабалар ижодий инновацион фиклари билан муҳокамалар қилиб ўтиладилар. Мустақил таълимда, машғулотлардан сўнг кутубхона ахборот-ресурс марказларидаги китоблар ва интернет манзиллардан фойдаланиб билимларини бойитадилар. Конденсирланган ҳолатлар физикаси фанидан олинган билимлар келгусида мактабда физика дарсларини ўқитишда жуда ҳам қўл келади. Шу билан бирга ўқишни магистратурада давом эттиришларида ха самарали фойдаланишлари мумкин.
G.Gulyamov 1 , A.G.Gulyamov 2 , G.N.Mazhidova 1 ,B.B.Shakhobiddinov 1
2. Physical and Technical Institute An.RUz. Tashkent, Uzbekistan. e-mail:
gulyamov1949@mail.ru
junction are considered. Using the continuity equation for electrons and holes, we obtain a general integral expression for the current. It is shown that the total current through the p – n junction is determined by the rates of generation and recombination of electrons and holes in the bulk of the semiconductor. The results obtained allow us to calculate the current – voltage characteristics of the p – n junction under a strong ultra high frequency field (UHF) field and illumination.
field, p-n junction 1 Введение С помощю внешних воздействии таких как освещение, электрические и магнитные поля, деформация, температура, СВЧ поле можно повлиять на характеристики p-n перехода. Нарушение термодинамического равновесия электронно дырочкого газа приводит к возникновению электродвижущих сил в p-n переходе. При этом сильно меняются концентрации неосновных носителей. Токи возникающие в p-n переходах определяются генерационно рекомбинационними процессами в этих приборах [1-3] . Целью настоящей работы является вычисление токов p-n перехода когда на диод падает сильное греющее СВЧ поле и свет и приложено давление. 2. Общее выражения для тока Когда неравновесные электроны и дырки образуются за счет генерационных и рекомбинационных процессов концентрации электронов n и дырок p определяются уравнениям непрерывности 𝜕𝑛 𝜕𝑡 = 𝐺 𝑛 − 𝑅 𝑛 + 𝑔
𝐸 𝑛 − 𝑒 −1 𝑑𝑖𝑣𝑗
𝑛 (1) 𝜕𝑝 𝜕𝑡
𝑝 − 𝑅
𝑝 + 𝑔
𝐸 𝑝 + 𝑒 −1 𝑑𝑖𝑣𝑗
𝑝 (2) “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 267
ЗдесьG
n и G
p скорости генерации электронов и дырок,R n и R
p скорости рекомбинации, 𝑗 𝑛
и 𝑗 𝑝 - плотности электронныx и дырочных токов. 𝑔 𝐸
− 𝑔 𝐸 𝑝 −темпы генерации электронов и дырок под внешним воздействием. Полный ток через p-n переход состоит из токов электронов и дырок. 𝑗 = 𝑗
𝑛 + 𝑗
𝑝
При статционарном состоянии 𝑑𝑛 𝑑𝑡 = 𝑑𝑝 𝑑𝑡 = 0 , полный ток через любое сечение диода постоянная величина. Интегрируя уравнение (1) по объему диода и используя теорему Остроградского- Гаусса получим следующее выражение для электронного тока 𝐼 𝑛
𝑛 − 𝑅
𝑛 + 𝑔
𝐸 𝑛 )𝑑𝑉 , 𝑉
𝐼 р = 𝑒 ∫ (𝐺 𝑝 − 𝑅
𝑝 + 𝑔
𝐸 𝑝 ) 𝑑𝑉 . 𝑉 (3) Здесь интегрирование проводится по объему диода включаюшую p-n переход. При термодинамическом равновесни 𝐺 𝑛
𝑛 = 0, 𝐺
𝑝 − 𝑅
𝑝 = 0 и полный ток равен нолю. Под воздействием внешних факторов термодинамическое равновесие нарушается при этом
𝐺 𝑛 + 𝑅 𝑛 ≠ 0 𝐺
𝑝 − 𝑅
𝑝 ≠ 0и через диод протекает ток. Используя формулу (3) можно вычислить токи через p-n переход при воздействии внешных факторов. Таких как электромагнитное поле, свет, давления, звук и другие[2-5]. 3.ВАХ p-n перехода при воздействии СВЧ поля и света При воздействие СВЧ поля электроны и дырки разогреваются и температуры увеличиваются. Предположем температуры электронно дырочного газа равны на T n и T p . Тогда
концентрации электронов и дырок изменяется рекомбинация неравновесных носителей зарядов приведет к возникновению токов в диоде. Электромагнитное поле также меняет распределение концентрации электронов и дырок. Тогда для темпа рекомбинации при слабом откланение от равновесия можно брать в следующем виде [1]. 𝑅 𝑛 = 𝑛−𝑛
0 𝜏 𝑛 𝑅 𝑝 = 𝑝−𝑝 0 𝜏 𝑝 (4) n-n 0
, p-p
0 −
отклонения концентраций электронов и дырок от равновесного значений n 0,
p 0.
𝜏 𝑛 − 𝜏 𝑝 −
Bремена жизни электронов и дырок. Интеграл легко может быть вычислена, когда рекомбинация идет в базах диода считая p-n- переход тонким.
𝑛 − 𝑛
0 = ∆𝑛 ∆𝑛 = ∆𝑛 0 (𝑒
𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑 0 −𝑈+𝑈
1 ) 𝑘𝑇 е − 1)
𝑝 − 𝑝 0 = ∆𝑝 ∆𝑝 = ∆𝑝 0 (𝑒 𝑒𝜑0 𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑 0 −𝑈+𝑈
1 ) 𝑘𝑇 𝑒 − 1)
Здесь 𝜑 0 −равновесная высота потенциального барьера, 𝑈-напряжение приложенное к барьеру, 𝑈 1
Тогда получаем следующее выражения для рекомбинационного тока в p-n переходе.[2] 𝑗 𝑛 ̅ = 𝑗 𝑠𝑛 ̅̅̅̅ (𝑒 𝑒𝜑0 𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑0−𝑈+𝑈𝑖) 𝑘𝑇𝑒
− 1) 𝑗 𝑝 ̅ = 𝑗 𝑠𝑝 ̅̅̅̅ (𝑒
𝑒𝜑0 𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑0−𝑈+𝑈𝑖) 𝑘𝑇𝑃
− 1) (5) 𝑗̅ = 𝑗
𝑝 ̅ + 𝑗̅
𝑛
B этом выражение 𝑗 𝑠𝑛 _ 𝑗 𝑠𝑝 − токи насышения электронов и дырок В отсутствии СВЧ поля разогрева нет. Tемпературы носителей равны температуре решетки. Bозмушени высоты барьера отсутствует:Тогда 𝑇 𝑒
ℎ = 𝑇
0 𝑈 1 = 0 В этом случае ток протекает за счет изминения высоты барьера, и выражение для тока (5) принимает вид ВАХ идеального диода
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 268
𝑗̅ = 𝑗
𝑠 ̅(𝑒
𝑒𝑈 𝑘𝑇 − 1)
(6) 𝑗 𝑠 ̅ = 𝑗 𝑠 𝑛 ̅̅̅̅ + 𝑗̅ 𝑠 𝑝 ток насышения идеального p-n перехода Выражениe (6) совпадает с выражением ВАХ полученной с помощю диффузионных токов неосновных носителей на граница области объемного заряда p-n перехода [1]. Для учёта фототока необходимо знать генерационный члены 𝑔 𝐸 𝑛 , 𝑔
𝐸 𝑝
G p . П
ри освещение за счет поглощения фотонов генерируются фотоэлектроны и дырки. Темп фотогенерации неосновных носителей определяется следующим выражением [1]. 𝑔 𝐸 𝑛 = 𝛽𝛼𝐼
0 (𝑥) (7) Здесь 𝛽 −коэффициент выхода электронов 𝛼 коэффициент поглощения света, 𝐼 0 (𝑥) -интенсивность потока фотонов. Тогда генерационный ток определяется следующим выражением, 𝐽̅ 𝐺 = ∫ 𝛽𝛼𝐼 0 (𝑥) 𝑉 𝑑𝑉 (8) Используя теорему о среднем значение для фототока имеем 𝑗 𝑝𝑛 ̅̅̅̅ = 𝑒𝛽𝛼̅𝐼 0 𝑉 . (9) Здесь 𝛼 и 𝛽 определяются свойствами диода и зависят от энергии фотонов, температуры образца, величены деформации и от внешных электрических и магнитных полей [1]. Когда учитывается рекомбинационные токи и горячих, носителей и фототок Полный ток освещенного р-n перехода, находящегося в сильном СВЧ поле, определяется следующем выражением. 𝑗̅ = 𝑗 𝑠𝑛
𝑒𝜑0 𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑0−𝑈+𝑈1) 𝑘𝑇𝑒
− 1) + 𝑗̅ 𝑠𝑝 (𝑒 𝑒𝜑0 𝑘𝑇 − 𝑒(𝜑0−𝑈+𝑈𝑖) 𝑘𝑇ℎ
− 1) − 𝑒𝛽𝛼̅𝐼 0 𝑉 (10) Используя последную формулу можно исследовать ВАХ идеального р-n перехода, влияние СВЧ поля на токи через р-n переход, влияние разогрева электронов и дырок на токи и ЭДС генерируемую р-n –переходом [2,3] Последнее выражение также позволяет исследовать влияние температуры, освещения и деформации на токи ЭДС генеруемую СВЧ электромагнитной волной [3-6]. Литература 1. V.L.Bonch-Bruyevich, S.G.Kalashnikov «Fizika poluprovodnikov», Nauka, М.1977. 2. Г.Гулямов, ФТП, 1996, Т.30,№7 с.1279-1284. 3. G.Gulyamov, A.G.Gulyamov.Semiconductors,2015,vol.49, pp 819-822 4. S.H. Shamirzaev, G .Gulyamov, M.G.Dadamirzaev, A.G. Gulyamov. Semiconductors, 2011, v.45, №8, PP.1035-1037. 5. G. Gulyamov, Dadamirzayev M.G. World Journal of Сondenced Matter Physiсs-2015, V5, №1, PP 48-53. 6. G.Gulyamov,A.G.Gulyamov,G.N.Majidova. «Alternativnaya energetika I ekologiya», Rossiya , g.Sarovв,2016. №15-16 с.24-30
Yüklə 11,09 Mb. Dostları ilə paylaş:
|