Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti elektronika va avtomatika fakulteti texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish va boshqaruv kafedrasi

Diod p-n о‘tishining teshilish kuchlanishini hisoblash


Ishdan maqsad: Elektron-kovak о‘tish teshilishlarini о‘rganish

Elektron - kovak о‘tishga ulangan teskari ulanish katta qiymatlarga erishganda juda kichik teskari tok hosil bо‘ladi. Agar teskari kuchlanish qiymatini yana ham orttirilsa, uning ma’lum bir (kritik) qiymatida о‘tishning teskari toki keskin ortadi. Bu holda zanjirda cheklovchi qarshilik bо‘lmasa r-n о‘tishining teshilishi yuz beradi. Quyida elektron-kovak о‘tishga tashqi kuchlanish berilmaganda, tashqi tо‘g‘ri kuchlanish berilganda va tashqi teskari kuchlanish berilganda unda yuzaga keluvchi jarayonlar bilan batafsilroq tanishib о‘tamiz.

1.1 - rasmning uchinchi kvadrantida p-n о‘tishning teskari tok rejimi uchun olingan volt-amper xarakteristikasida teshilish yuzaga kelgan bо‘lagi kо‘rsatilgan. Xarakteristikani qurishda masshtab tо‘g‘ri va teskari toklar, hamda tо‘g‘ri va teskari kuchlanishlar qiymatlaridagi katta farqni hisobga olingan holda tanlangan.

p-n о‘tishda teshilishni yuzaga keltiruvchi bevosita sabablar va bunda kechuvchi jarayonlar xususiyatlariga bog‘liq holda teshilishlarni quyidagi turlarga ajratish mumkin: Zenner (elektrostatik) teshilishi; kо‘chkili teshilish; issiqlik teshilishi; sirt teshilishi.
Zenner (elektrostatik) teshilishi yarim о‘tkazgich kristall panjarasiga kuchli elektr maydon ta’sirida vujudga keladi. Elektr maydon kuchlanganligi kritik qiymatga erishganda (kremniy uchun ) valent elektronlar bog‘lanishlardan ajrala boshlaydi, va natijada teskari tokni keskin orttiruvchi elektron kovak juftlari pay-do bо‘ladi. Teskari tokning ortishi о‘z navbatida uncha katta bо‘lmagan о‘tish hajmini qizdiradi va kristall panjaraning buzilishiga sabab bо‘ladi.

1.1 - rasm. p-n о‘tishning teskari tok rejimi uchun olingan volt-amper xarakteristikasida teshilish yuzaga kelgan bо‘lagi

Kо‘chkili teshilish p-n о‘tishga qо‘yilgan teskari kuchlanishni oshirish jarayonida, yarim о‘tkazgichning solishtirma qarshiligi nisbatan katta bо‘lganda va maydon kuchlanganligini zenerli teshilishnikiga nisbatan kichik bо‘lganda yuzaga keladi.

Kо‘chkili teshilish p-n о‘tishda yuzaga keluvchi zarbaviy ionizatsiyalanish tufayli sodir bо‘ladi. Ionizatsiyalanish asosiy bо‘lmagan zaryad tashuvchilarning hajmli zaryad sohasiga tushib qolib, katta kinetik energiyaga ega bо‘lishi va kristall panjaraga urilishi chog‘ida bog‘lanishlardan valent elektronlarni urib chiqarishi sababli yuzaga keladi. Natijada p-n о‘tishidagi erkin zaryad tashuvchilar soni ortadi va tok oshadi, bu о‘z navbatida jarayonning kо‘chkili tus olishiga olib keladi.
Ba’zi hollarda har ikkala (zennerli va kо‘chkili) teshilish bir vaqtning о‘zida yuz berishi mumkin.
Issiqlik teshilishi elektron kovak о‘tishning unda ajralib chiquvchi issiqlikni yetarli darajada chiqarib yuboraolmagani sababli qattiq qizishi tufayli sodir bо‘ladi. Bunda о‘tish temperaturasi shu darajaga yetadiki, valent elektronlar bog‘lanishlari uzilib, elektron kovak juftlari hosil bо‘lishi imkoni paydo bо‘ladi. Bо‘sh qolgan zaryad tashuvchilar о‘tkazuvchanlik tokini oshiradi bu о‘z navbatida ajrab chiquvchi issiqlikni yanada orttiradi va tok yana ham ortadi.
Bunday teshilish zennerli va kо‘chkili teshilishlarni yuzaga keltiruvchi elektr maydon kuchlanganligi qiymatlariga nisbatan kichikroq kuchlanganlikda ham sodir bо‘lishi bilan ajralib turadi.
Sirt teshilishi о‘tishning sirtga chiqish zonasida zaryadlar mavjudligi bilan bog‘liq. Bu zaryadlar о‘tish chegarasidagi maydonni buzadi, ya’ni bu maydon kuchlanganligini yo orttiradi yoki kamaytiradi, va mos holda о‘tishning sirtga chiqish zonasidagi tо‘suvchi qatlam kengligini о‘zgartiradi. Bundan tashqari turli aralashmali atomlar bо‘lib, ular sirtning oksidlanishiga va atrof muhitdagi suv bug‘lari va gazlarning yutilishiga olib keladi. Sirtli teshilish oldini olish uchun sirtni yubqa himoya qatlami bilan qoplanadi va о‘tishni tashqi muhitdan tо‘liq himoyalanadi.