Andijon Mashinasozlik Instituti IB va KT fakulteti K-89-21-guruh talabasi Andijonboyev G’ayratbekning Elektronika va Sxemotexnika fanidan tayyorlagan taqdimoti
Mavzu: p-n o‘tishning hosil bo‘lishi. To‘g‘ri va teskari ulanish.
Reja:
1. p-n o’tish hosil bo’lishi
2. To’gri ulash
3. Teskari ulash
P-n o’tish
Yarim o‘tkazgichli asboblarning ko‘pchiligi bir jinsli bo‘lmagan yarim o‘tkazgichlardan tayyorlanadi. Xususiy xolatda bir jinsli bo‘lmagan yarim o‘tkazgich bir sohasip–turdagi, ikkinchisi esa n-turdagi monokristaldan tashkil topadi.
Bunday bir jinsli bo‘lmagan yarim o‘tkazgichning p va n – sohalarining ajralish chegarasida hajmiy zaryad qatlami hosil bo‘ladi, bu sohalar chegarasida ichki elektr maydoni yuzaga keladi va bu qatlam elektron – kovak o‘tish yoki p-n o‘tish deb ataladi. Ko‘p sonli yarim o‘tkazgichli asboblar va integral mikrosxemalarning ishlash printipi p-n o‘tish xossalariga asoslangan.
P-n o‘tish hosil bo‘lish mexanizmini ko‘rib chiqamiz. Soddalik uchun, n– sohadagi elektronlar va p– sohadagi kovaklar sonini teng olamiz. Bundan tashqari, har bir sohada uncha katta bo‘lmagan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar miqdori mavjud. Xona temperaturasida p–turdagi yarim o‘tkazgichda akseptor manfiy ionlarining konsentratsiyasiNa kovaklar kontsentratsiyasi pr ga, n–turdagi yarim o‘tkazgichda donor musbat ionlarining kontsentratsiyasi Nd elektronlar kontsentratsiyasi nn ga teng bo‘ladi. Demak, p- va n–sohalar o‘rtasida elektronlar va kovaklar kontsentratsiyasida sezilarli farq mavjudligi tufayli, bu sohalar birlashtirilganda elektronlarning p –sohaga, kovaklarning esa n-sohaga diffuziyasi boshlanadi
n va p turiga yarim o‘tkazgichlami to‘g‘ridan to‘g‘ri bir biriga kontaktga keltirish yo‘li bilan p-n o‘tishni hosii qilib bo‘lmaydi. Chunki, har qanday yaxshi ishlangan 2 turdagi yarim o‘tkazgichlaming sirtlarini kontaktga keltirilganda ular orasida ma’lum bo‘shliq qolishi, sirtlarda adsorbsiya qilingan begona atomlar va nuqsonlar hamda oksid qatlamlarni mavjudligi bir biri bilan birikishiga imkon bermaydi p-n o‘tishni hosil qilishning turli usullari mavjud ulardan biri yuqori vakuumda ma’lum metallni kremniyga kontaktga keltirib, samaraii haroratigacha qizdirish yo‘li bilan, masalan, Al-nSi ni T= C qizdirganda kontakt sohasida yangi A! bilan boyitilgan p-turga ega boigan soha hosil boiadi.
p-n o'tishning teskari ulanishi. p-n o'tish teskari ulanganda tashqi kuchlanish manbayining musbat qutbi n — sohaga, manfiy qutbi esa p — sohasiga ulanadi
To’g’ri ulash
Agar p-n o‘tishga tashqi kuchlanish manbai U ulansa, u holda muvozanat sharti buziladi va tok oqib o‘ta boshlaydi. Agar kuchlanish manbaining musbat qutbi p-turdagi sohaga, manfiy qutbi esa n-turdagi sohaga ulansa, bunday ulanish to‘g‘ri ulanish deb ataladi
Kuchlanish manbaining elektr maydoni kontakt maydon tomonga yo‘nalgan bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tishdagi natijaviy maydon kuchlanganligi kamayadi.
Maydon kuchlanganligining kamayishi potentsial to‘siq balandligini kuchlanish manbai qiymatiga kamayishiga olib keladi: UK = U0. Bu vaqtda p-n o‘tish kengligini ham kamayishini ko‘rish mushkul emas.
Potensial to‘siq balandligining kamayishi shunga olib keladiki, p-n o‘tish orqali harakatlanayotgan asosiy zaryad tashuvchilarni soni ham ortadi, ya’ni diffuziya toki ortadi. Har bir sohada ortiqcha asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi yuzaga keladi – n-sohada kovaklar, p-sohada elektronlar. Biror yarim o‘tkazgich sohasiga asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni siqib kiritish jarayoni injektsiya deb ataladi.
P-n o‘tishning teskari toki
Kuchlanish o‘zgarishi bilan diffuziya tokining o‘zgarishi eksponentsial qonun asosida ro‘y beradi:
bu yerda I0 – dreyf toki bo‘lib, uni p-n o‘tishning teskari toki deb ham atashadi.
To‘g‘ri kuchlanish berilganda potentsial to‘siq balandligiga teskari tok ta’sir ko‘rsatmaydi, chunki bu tok faqat p-n o‘tish orqali birlik vaqt ichida tartibsiz issiqlik harakati tufayli olib o‘tilayotgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning soni bilan belgilanadi. Diffuziya va dreyf toklari bir-biriga nisbatan qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tish orqali oqib o‘tayotgan natijaviy (to‘g‘ri) tok dan kelib chiqqan holda
To‘g‘ri kuchlanish berilganda potentsial to‘siq balandligiga teskari tok ta’sir ko‘rsatmaydi, chunki bu tok faqat p-n o‘tish orqali birlik vaqt ichida tartibsiz issiqlik harakati tufayli olib o‘tilayotgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning soni bilan belgilanadi. Diffuziya va dreyf toklari bir-biriga nisbatan qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tish orqali oqib o‘tayotgan natijaviy (to‘g‘ri) tok dan kelib chiqqan holda
I0 toki germaniyli p-n o‘tishlarda o‘nlab mkA yoki kremniyli p-n o‘tishlarda nanoamperlarni tashkil etadi va temperatura ortishi bilan kuchli ravishda tok ham ortadi. Lekin I0 qiymatidagi katta farq taqiqlangan zona kengligi bilan aniqlanadi.
Bu holatda tashqi kuchlanish manbaining musbat qutbi n-sohaga ulanadi:
Ekstraktsiya toki
Teskari ulanishda kontaktlashuvchi yarim o‘tkazgichlardan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar chiqarib olinadi (ekstraktsiya). Shu sababli teskari tok ekstraktsiya toki deb ataladi:
