Mustaqil ish fan: Elektronika va sxemalar O’qituvchi: Karimov t tayyorladi: Ergashov Maqsud Qarshi-2021

4-Mavzu: Erkin zaryad tashuvchilarning muvozanat holatidagi konsentrasiyasi
Reja:

• Erkin zaryad tashuvchilar
• aynimagan yarimo'tkazgichlar
• aynigan yarimo'tkazgichlar

Erkin zaryad tashuvchilar
Absolut noldan farqli temperaturalarda yarimo'tkazgichda elektronkovak juftliklarining generatsiya va rekombinatsiyasi hamda kiritmalar atomlarining ionlashuvi va neytrallashuvi sodir bo'ladi. Bunda elektronlar W energiyali u yoki bu energetik sathlarni egallaydilar. Muvozanat holatda ( T=c o n s t ) o'tkazuvchanlik elektronlari va kovaklarining o'zgarmas konsentratsiyalari
yuzaga keladi. Kvant statistikasiga muvofiq elektron W energiyali sathni to'ldirish ehtimolligi Fermi-Dirak taqsimot qonuniga ko'ra aniqlanadi:
Ushbu qonunda к — Bolsman doimiysi, T — tizimning absolut temperaturasi, WF — Fermi sathi energiyasi. W =W F boiganda f(W F)= 0,5 ekanligi ko‘zga tashlanib turibdi. Mos ravishda, \ l-f(W
)\ ifoda valent zonadagi W energiyali sathning t o ‘ldirilm aslik ehtimolligini, ya’ni kovak hosil
bo'lish ehtimolligini anglatadi. O'tkazuvchanlik zonadagi elektronlar konsentratsiyasi n va valent zonadagi kovaklar konsentratsiyasi p quyidagi ifodalardan foydalangan holda topiladi
bu yerda: Nc, Nv — mos ravishda o'tkazuvchanlik va valent zonalardagi energetik holatlarning effektiv zichligi. (1.6) va (1.7) integrallar elementar funksiyalar orqali yozilmaydi. Odatda ishlati- ladigan yarimo'tkazgichlarda ^taqiqlangan zonada joylashadi va shuning uchun (1.5) ifodaning maxrajidagi bimi e ’tiborga olmasa bo'ladi. Bunda zaryad tashuvchilaming energetik holatlar bo'yicha taqsimlanishini ifodalovchi Fermi — Dirak funksiyasi Maksvell — Bolsmanning klassik taqsimotiga mos keladi:
aynimagan yarimo'tkazgichlar
Bunday yarimo'tkazgichlar aynimagan yarimo'tkazgichlar deb ataladi. Agar yarimo'tkazgichda Fermi sathi 2kT ga yaqin bo'lib, zonalar chegaralari yaqinida yoki zonalar ichida joylashsa, faqat (1.5) ifodadan foydalanish kerak. Bunday yarimo'tkazgich aynigan yarimo'tkazgich deb ataladi. Yarimo'tkazgichlarda aynish kiritmalar konsentratsiyasi juda yuqori (1019 — 1020 sm-3) bo'l- ganda sodir bo'ladi. Aynigan yarimo'tkazgichlar, xususan, tunnel diodlarni hamda tunnel teshilish- ga ega stabilitronlarni hosil qilishda ishlatiladi
Kiritmali yarim o'tkazgichlarda elektronlar va kovaklar konsentratsiyasini (1.10) va (1.11) ifodalar yordamida topish uchun Fermi sathining energiyasini bilish zarur. Lekin shunday bo‘lishiga qara- masdan, (1.13) dan tashqari, lokal elektr neytrallik shartidan kelib chiqadigan tenglikdan foyda- lanilsa, qiyinchilik bartaraf etilishi mumkin. Zaryadlarning saqlanish qonuniga muvofiq yarimo‘tkazgich elektr neytral bo'lishi, ya’ni yarimo'tkazgichdagi barcha zaryad tashuvchilar yig‘indisi nolga teng bolishi kerak. Shuning uchun lokal elektr neytrallik sharti umumiy ko'rin- ishda quyidagicha yoziladi: