Elektronika va asbobsozlik

6-Mavzu: A^II V^VI va A^III V^V bog‘lanish turidagi yarim o‘tkazgich materiallar. O‘ta o‘tkazuvchan materiallar.
Reja

1. 
   A^II V^VI bog‘lanish turidagi yarim o‘tkazgich materiallar
   
2. 
   A^III V^V bog‘lanish turidagi yarim o‘tkazgich materiallar
   

A^II V^VI turidagi yarim utkazgich materiallar turli xil mikroelektronika asboblari yasash uchun ishlatiladi. Bu asboblarning xarakterli tomoni shundaki, ularning elektrik parametrlari: qarshilik, element qutblarida vujudga keluvchi EYuK(ishorasi va kattaligi), Generatsiya qilinayotgan tok chastotasi va boshqalar yorug‘lik ta’sirida o‘zgaradi. Bu esa asboblarni elektr zanjirlarida kuchlanish yoki signalini o‘zgartirish uchun ishlatishga imkon beradi. Bunday qurilmalarda boshqaruvchi parametr bo‘lib fotopriyomnikka tushayotgan yorug‘lik oqimi xizmat qiladi.
Biz bu yerda yupqa qatlamli bo‘ylama va ko‘ndalang tipdagi Fotoqarshiliklarni ko‘ramiz. Bunday Fotoqarshiliklarni II bob da ko‘rsatilgan metodlardan biri yordamida o‘zigi xos tartibda tayorlash mumkin.
Keyingi paytlargacha asosan ko‘ndalang tipdagi Fotoqarshiliklar ko‘proq o‘rganiladi. Chunki bu turdagi fotokarshiliklar texnologik tomondan oson tayorlanib, qarshilikning o‘zgarish koeffitsienti (K≈ R _q/ R _yo R _q)—qorong‘ulikdagi, R _yo –yorug‘likdagi karshiliklar10⁷ va undan ko‘proqqacha xam borishi mumkin.

Buylama tipdagi Fotoqarshiliklarda ham katta koeffitsientli na’munalar tayorlash mumkin. 14-rasmda ko‘ndalang va bo‘ylama fotokarshiliklarning ishlash sxemasi ko‘rsatilgan. Bularning prinsipial konstruksiyasi 15-rasmda berilgan. Ikkala elektrod orasi bilan chegaralangan buylama Fotoqarshiliklarda o‘tkazuvchanlik tushayotgan yoruglik ta’sirida o‘zgarib bu o‘zgarishning kattaligi shu oraliq sig‘imi va sezgirligi bilan belgilanadi.

Bo‘ylama Fotoqarshilik o‘z konstruksiyasigi ko‘ra ma’lum sig‘imga ega bo‘lib, bu sig‘im bir necha yuz ming gerslardayoq Fotoqarshilik impedansini chegaralab qo‘yadi.
Buylama Fotoqarshilikning luks-volt va volt—amper xarakteristikalari qo‘zg‘otuvchi yorug‘lik to‘lqin uzunliklariga bog‘liq. Chunki λ ning o‘zgarishi bilan yutilish koeffitsienti o‘zgaradi. Bu esa zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi va o‘tkazuvchanlikning qalinlik bo‘yicha taqsimoti o‘zgarishiga olib keladi.
Chiziqli rekombinatsiyali monopolyar yarimo‘tkazgich uchun solishtirma o‘tkazuvchanlikni quyidagicha yozish mumkin.

Bu yerda p₀—yoritilmagandagi muvozanatda bo‘lgan tashuvchilar konsentratsiyasi. Kontaktlar ochiq bo‘lganda na’munaning to‘la o‘tkazuvchanligi ko‘ndalang va bo‘ylama Fotoqarshiliklar uchun mos xolda quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
Ko‘ndalang Fotoqarshilik uchun

Bo‘ylama Fotoqarshilik uchun

Fotoqarshilikning chastotali xarakteristikalari, uning o‘tkazish oralig‘i ω_V fotoo‘tkazuvchnlik chekli relaksatsiya vaqti bilan belgilanuvchi ikersionlik bilan chegaralanadi. Relaksatsiya vaqti esa Fotoqarshilikning o‘tish xarakteristikasidan aniqlanadi

Ixtiyoriy o‘tish jarayonining xarakteristik vaqti, oniy relaksatsiya vaqti ma’nosiga ega bo‘lib, uni quyidagicha ifodalash mumkin:

O‘tish xarakteristikalarini parametr sifatida o‘rtacha relaksatsiya vaqti

ni kiritib eksponensial funksiyalar yordamida ifodalash mumkin. U yerda t₂ –t₁ vaqt oralig‘i. Bularga ko‘ra fotoo‘tkazuvchanlikning o‘tish funksiyalarini quyidagicha yozish mumkin:

Fotoqarshilik sezgirligi qancha yuqori bo‘lsa τ (F) bog‘lanish shuncha yuqori bo‘ladi.
Endi yupqa qatlamli Fotoqarshiliklarni tayyorlash masaliga o‘taylik.
Bo‘ylama fotorezistor quyidagicha tayyorlangan. Oldin shisha taglikka qalay oksidi o‘tkaziladi.(r=50 om/m). Taglikning SnO₂ qatlami bilan birga optik o‘tkazuvchanligida ko‘rsatilishicha, 500-800 nm.da 0,8-0,9 bo‘ladi. Fotosezgir qatlam uchun 90% CdS va 10% CdSe ishlatilgan. Vakuum qatlam tayyorlanayotgan paytda 10^-6 tor bo‘lgan. Taglik 560 ⁰ K temperatura ostida qizdirilib, bug‘latgich temperaturasi 1100 ⁰ K kilib olindi. So‘ngra sezgirlikni oshirish uchun CdS; Cu; Cl tarkibli shixtada argon oqimida ishlov berilgan. Ustki elektrodni yuqori vakuumda aluminiyni bug‘lantirib o‘tkazish yuli bilan hosil qilingan. Sezgirligi yuqori bo‘lgan Fotoqarshiliklar ikki marta termik ishlov berish bilan tayyorlangan. 17-rasmda bo‘ylama turdagi Fotoqarshiliklardan birining volt amper xarakteristikalari keltirildi. Fotoqarshilik SnO₂ tiniq elektrodi orqali yoritilgan. Bevosita birinchi qatlam o‘tkazilgandan so‘ng fotosezgirlik juda oz bo‘ladi. Shu sababli ham Fotoqarshilik bir necha qatlamli qilib tayyorlanadi. 17-rasmdan ko‘rinadiki ikiinchi qatlamni o‘tkazib CdS: Cu, Cl shixtada ishlov berilgandan so‘ng qorong‘ulik toki besh martadan ortiqroq kamayadi (qatlam qalinligi ikki marta ortadi). Shu bilan birga tokning keskin ortishiga mos keladigan kuchlanish ham ortadi. Shixtada qizdirib ishlangan bir qatlamli na’munada bu kuchlanish 5-10 volt bo‘lib ikkinchi qatlam o‘tkazilgach 50 voltdan keyin esa u 100 voltgacha yetadi.

Ba’zibir avtorlar ko‘rsatishicha A^II B ^VI tipidagi materiallarda fotosezgirlik qizdirishdan sung ortadi. Bir qancha avtorlar monokristallarda, yupqa poli va monokristall materiallarda fotoo‘tkazvchanlik masalalarini ko‘rib chiqqanlar.
Kadmiy selenidini Cu; Clbilan boyitilish asosida bo‘ylama tipdagi Fotoqarshiliklar tayyorlashga ham qaratilgan. Fotoqarshilik havoda boyitish aralashmasi (Cu,Cl) bilan birga CdSe poroshogini 2,5 soat ichida 400 ⁰ S da materialni taglikka o‘tkazish yo‘li bilan tayorlangan. Qatlamning qalinligi 100—25 mkm bo‘lib elektrodlar rolini kadmiydan va qalay oksididan (tiniq elektrod) qilingan qatlamlar o‘ynagan. Bu ishda spektral taqsimot, fotosezgirlik, tokning maydon kuchlanganligiga bog‘lanishi ko‘rsatilgan. Ushbu ishda olingan Fotoqarshiliklar xarakteristikalarini qatlam hajmiy donalarining o‘zaro ta’siri va ular orasida hosil bo‘luvchi to‘siqlar bilan tushuntirish mumkinligi bayon etilgan. CdS monokristallarda buylama fotosezgirlik o‘rganilib, kontakt materialiga va kontaktni o‘tkazish usuliga voltapmer va luksamer xarakteristikalari bog‘liq ekanligi sezilgan. /170/ ishda buylama Fotoqarshilik uchun qo‘llanilgan metodikadan ko‘ndalang Fotoqarshilik uchun ham foydalanish mumkinligi ko‘rsatilgan.
Bo‘ylama va ko‘ndalang tipdagi Fotoqarshiliklarni solishtirish uchun bir vaqtning o‘zida ham bo‘ylama, ham ko‘ndalang tipdagi Fotoqarshiliklar tayyorlangan. Buning uchun avval tiniq elektrodi bo‘lgan shisha taglikdan foydalanilgan. Kontakt (bo‘ylama Fotoqarshilik uchun ustki elektrod) aluminiyni vakuumda bug‘latish bilan hosil qilingan. Ikkala turdagi Fotoqarshiliklarda fotosezgirlikning na’muna qalinligiga bog‘liqligi berilgan. 18-rasmda xar ikkala turdagi Fotoqarshilik uchun spektral taqsimlanish keltirildi. Ko‘rinadiki bo‘ylama rejim asosidagi Fotoqarshilikda katta yutish koeffitsientli oblastda sezgirlikning tez kamayishi yuz beradi.
Ushbu bayon etilgan yo‘l bilan olingan Fotoqarshiliklarda sezgirlik 4 a./v lm gacha borgan. Bu ishda maxsus ishlangan qatlamlar uchun berilgan natijadan ancha ortiqdir. Fototokning ortib borishi temperaturaga kuchsiz bog‘langan. Yoritilgandagi tok esa kuchli bog‘langandir. Shuni ham aytish kerakki bo‘ylama tipdagi Fotoqarshiliklar uchun tiniq kontakt hosil qilinishni berilgan metodika asosida amalga oshirish mumkin.
Keyingi paytlarda bo‘ylama rejimdagi Fotoqarshiliklar tayyorlash sohasida intensiv ishlar olib borilmoqda. Chunki bunday Fotoqarshilikni tayyorlashga qaraganda qiyinroq va sezgirligi ham hozircha ko‘ndalang Fotoqarshiliklarnikidan bir oz kam bo‘lsada bo‘ylama rejimdagi Fotoqarshilik o‘lchamini har qancha kichraytirish va shu asosda ulardan juda kichik yacheykali matritsalar yasash mumkin.