Reja: Xususiy elektr o’tkazuvchanlik p – n o’tishining hosil bo’lishi. To’g’rilovchi diodlar

Reja:

1 . Xususiy elektr o’tkazuvchanlik

2.P – n o’tishining hosil bo’lishi .

3 . To’g’rilovchi diodlar.

4 . Bipolyar transistor bo’yicha umumiy ma’lumotlar.

Elektr maydon ta’sirida butun kristall bo‘ylab elektronlar maydonga teskari yo‘nalishida, teshiklar esa maydon yo‘nalishda harakatga keladi. Bunday elektr o‘tkazuvchanlik faqat sof yarim o‘tkazgiyalar uchun xos bo‘lib, uni xususiy elektr o‘tkazuvchanlik deyiladi.

O‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar va valent zonasidagi kovaklar, ya’ni elektronini yo‘qotgan bo‘sh joylar, Fermi-Dirak taqsimotiga bo‘ysunadi:

(1.30)

(1.31)

Xususiy yarim o‘tkazgichlar uchun o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarning konsentrasiyasi valent zonadagi kovaklarning konsentrasiyasiga teng: n=r. Konsentrasiyalarni hisoblash uchun Ye energiyani o‘tkazuvchanlik zonasining tubiga nisbatan o‘lchaymiz (Ye_s = 0).

O‘tkazuvchanlik zonasi tubidan dE energiya intervalini ajrataylik (Ye, Ye+dE). Bu sohada joylashgan elektronlar Fermi-Dirak statistikasiga bo‘ysunadi va ularni energiya bo‘yicha taqsimlanishi quyidagi ko‘rinishda yoziladi,

(1.32)

Odatda xususiy yarim o‘tkazgichlar uchun va maxrajidagi 1 ni hisobga olmasa ham bo‘ladi. U holda

(1.33)

Bu ifodani 0 oralig‘ida integrallab quyidagini hosil qilamiz

(1.34)

Xuddi shunga o‘xshash amallarni bajarib valent zonasidagi kovaklarning konsentrasiyasi uchun

(1.35)

ifodani hosil qilish mumkin.

Formulalardan, n=r ni inobatga olib, Fermi sathi energiyasining qiymatini topamiz:



(1.36)

Formulaning ikkinchi hadi, birinchisiga nisbatan juda kichik bo‘lgani uchun deb olish mumkin.

Demak, xususiy yarim o‘tkazgichlarda Fermi satµi (Ye) taqiqlangan zonaning o‘rtasida joylashadi.

Yarim o‘tkazgichning o‘tkazuvchi va valent zonalaridagi elektron va kovaklar zaryad tashuvchilardir. Ma’lumki, o‘tkazuvchanlik zaryad tashuvchilarning konsentrasiyasiga proporsional bo‘ladi, u holda xususiy yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi  harorat ortishi bilan ortadi va quyidagi qonuniyat bo‘yicha o‘zgaradi (6-rasm):

=_{e +} _k yoki =₀ yexr (-Ye/2kT).

P – n o‘tish bilan boshqariladigan maydoniy tranzistorlardan farqli ravishda MDYa–tranzistorlarda metall zatvor kanal hosil qiluvchi o‘tkazgichli sohadan doim dielektrik qatlami yordamida izolyatsiyalangan. Shu sababli MDYa–tranzistorlar zatvori izolyatsiyalangan maydoniy tranzistorlar turiga kiradi. Dielektrik qatlami SiO₂ dielektrik oksidi bo‘lganligi sababli, bu tranzistorlar MOYa – tranzistorlar (metall – oksid- yarim o‘tkazgichli tuzilma) deb ham ataladilar.

MDYa–tranzistorlarning ishlash prinsipi ko‘ndalang elektr maydoni ta’sirida dielektrik bilan chegaralangan yarim o‘tkazgichning yuqori qatlamida o‘tkazuvchanlikni o‘zgartirish effektiga asoslangan. Yarim o‘tkazgichning yuqori qatlami tranzistorning tok o‘tkazuvchi kanali vazifasini bajaradi.

p – kanali induksiyalangan MDYa - tranzistor tuzilmasi 30 a –rasmda va uning shartli belgisi 30 b- rasmda keltirilgan.

Tranzistor quyidagi chiqishlarga ega: istokdan – I, stokdan – S, zatvordan – Z va asos deb ataluvchi – A kristalldan.

Stok va istoklarning p⁺ - sohalari n – turdagi yarim o‘tkazgich bilan ikkita p–n o‘tish hosil qilganligi sababli, U_SI kuchlanishining biror qutblanishida bu o‘tishlardan biri teskari yo‘nalishda ulanadi va stok toki I_S deyarli nolga teng bo‘ladi.



a) b)

30 – rasm.

Tranzistorda tok o‘tkazuvchi kanal hosil qilish uchun zatvorga teskari qutbdagi kuchlanish beriladi. Zatvor elektr maydoni SiO₂ dielektrik qatlami orqali yarim o‘tkazgichning yuqori qatlamiga kiradi, undagi asosiy zaryad tashuvchilar (elektronlar) ni itarib chiqaradi va asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar (kovaklar) ni o‘ziga tortadi. Natijada yuqori qatlam elektronlari kambag‘allashib, kovaklar bilan esa boyib boradi. Zatvor kuchlanishi bo‘sag‘aviy deb ataluvchi ma’lum qiymati U₀ ga yetganda, yuqori qatlamda elektr o‘tkazuvchanlik kovak o‘tkazuvchanlik bilan almashadi va istok va stokni bir – biri bilan bog‘lovchi p- turdagi kanal shakllanadi. bo‘lganda yuqori qatlam kovaklar bilan boyib boradi, bu esa kanal qarshiligini kamayishiga olib keladi. Bu vaqtda stok toki I_S ortadi. 31 – rasmda p – kanali induksiyalangan MDYa - tranzistorning stok – zatvor VAXsi keltirilgan.

31 – rasm. 32 – rasm.

32 – rasmda n - kanali induksiyalangan MDYa - tranzistorning chiqish (stok) xarakteristiklar oilasi keltirilgan. Zatvorga ma’lum kuchlanish berilganda ning ortib borishiga ko‘ra stok toki nol qiymatdan avvaliga chiziqli ko‘rinishda ortib boradi (VAX ning tikka qismi), keyinchalik esa ortish tezligi kamayadi va yetarlicha katta qiymatlarida tok o‘zgarmas qiymatga intiladi. Tok ortishining to‘xtashi stok yaqinidagi kanalning berkilishi bilan bog‘liq.