Yarimo‘ tkazgichlarda kontakt hodisalar

YARIMO‘ TKAZGICHLARDA KONTAKT HODISALAR

Qattiq jism o'tkazuvchanlik turi bilan farqlanuvchi yoki o‘tkazuvchanlik turi bil xil boiib, solishtirma qarshiligi bilan farqlanuvchi sohalari orasidagi kontakt natijasida hosil bo‘ladigan o‘tkinchi qatlam elektr o ‘tish deb ataladi. Yarimo'tkazgich asboblarda elektron – kovak o ‘tish yokip - n o‘tish debataluvchi elektro‘tishdankengfoydalaniladi. Taqiqlangan zonalari kengligi teng, ya’ni kimyoviy jihatdan bir xil yarimo‘tkazgich materiallar (masalan, Si yoki GaAs) asosidagi elektr o‘tishlar gomoo‘tish, taqiqlangan zonalari qiymati bir-biridan
farqlanuvchi yarimo‘tkazgichlar asosidagi o‘tishlar esa geteroo ‘tish deb
ataladi. Metallarda taqiqlangan zona bo‘lmagani sababli geteroo‘tishlaming
xususiy holiga mos, metall — yarimo‘tkazgich deb ataluvchi elektr о ‘tishlar ham elektronikada keng qo‘lIaniladi. Ko‘p yarimo‘tkazgich asboblar va integral mikrosxemalaming ishlash prinsipi elektr o‘tishlaming xususiyatlariga asoslanadi.
Muvozanat holatda p-n o‘tish Yarimo‘tkazgich asboblarning aksariyati bir jinsli bo'lmagan yarim o‘tkazgichlar asosida yaratiladi. Xususiy holda, bir jinsli bo‘lmagan yarimo‘tkazgich monokristallning ma’lum sohasi p - turli, boshqa sohasi n - turli o'tkazuvchanlikni namoyon etadi. Yarimo‘tkazgichning p -va n — sohalari chegarasidan ikki tomonda hajmiy zaryad sohasida elektron — kovak o‘tish yoki p-n o‘tish hosil bo‘ladi. Uning ishlash mexanizmini oydinlashtirish uchun n - sohadagi elektronlar va p -sohadagi kovaklar soni bir-biriga teng va har bir sohada oz miqdorda noasosiy zaryad tashuvchilar mavjud deb hisoblaymiz. Xona temperaturasida p — turli yarimo‘tkazgichda akseptor kirishmalar manfiy ionlari konsentratsiyasi Na\ kovaklar konsentratsiyasi pp ga, n – turli yarimo‘tkazgichda esa donor kiritmalar musbat ionlari konsentratsiyasi N /, elektronlar konsentratsiyasi n„ ga teng. p - v& n - sohalar chegarasida kovaklar va elektronlar konsentratsiyasi gradienti mavjud bo‘lganligi sababli elektronlaming p - sohaga, kovaklaming n – sohaga diffUziyasi boshlanadi.


2.1-rasm. Termodinamik muvozanat holatidagi p-n o‘tish.
Diffuziya natijasida chegara yaqinidagi n - sohada elektronlar konsentratsiyasi qo‘zg‘almas musbat donor ionlari konsentratsiyasidan kamayadi va bu qatlam musbat zaryadlana boshlaydi. Bir vaqtning o‘zida chegaradosh p - sohada kovaklar konsentratsiyasi ham qo‘zg‘ almas manfiy akseptor ionlari konsentratsiyasidan kamayadi va bu qatlam manfiy zaryad ola boshlaydi (2.1a-rasm). Natijada, chegaradan ikki tomonda qo‘sh elektr qatlam hosil boiadi. Rasmda musbat va
manfiy ishoralar bilan belgilangan doirachalar mos ravishda donor va akseptor kiritmalar ionlarini tasvirlaydi. Hosil bo‘lgan qo‘sh elektr qatlami p-n o'tish deb ataladi. Ushbu qatlamda harakatchan zaryad tashuvchilar bo‘lmaydi. Shuning uchun uning solishtirma qarshiligi p - va n - sohalamikiga nisbatan juda yuqori bo‘ladi. Adabiyotlarda bu qatlam kambag‘allashgan yoki i-soha deb ataladi.p - va n - sohalar chegarasidan ikki tomonda joylashgan hajmiy zaryad musbat va manfiy ishoraga ega bo‘Igani sababli p-n o‘tish sohasida kuchlanganligi Ё bo‘lgan ichki elektr maydon hosil qiladi. Ushbu maydon qo‘sh elektr zaryad sohasiga kirgan asosiy zaiyad tashuvchilar uchun tormozlovchi ta’sir qilib, ulaming p-n o‘tish orqali qo‘shni sohaga o‘tishiga qarshilik ko'rsatadi. Potensialning p-n o‘tish
yuzasiga perpendikular bo‘lgan X yo‘nalishda o'zgarishi 2.1b-rasmda ko‘rsatilgan. Bu yerda p - va n - sohalar chegarasidagi potensial nol potensialga teng deb qabul qilingan. Funksiyasi hamda zaryad tashuvchilaming zonalar bo‘yicha taqsimlanishi
bilan birgalikda 2.1 d-rasmda ko'rsatilgan. p-n o‘tishda voltlarda ifodalangan kontakt potensiallar farqi
ga teng bo‘lgan potensial to‘siq yoki kontakt potensiallar farqi
hosil bo‘lishi 2.1b-rasmdan ko‘rinib turibdi. Uk qiymati yarimo‘tkazgich taqiqlangan zona kengligi va kiritmalar konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lib, quyidagi ifoda bilan hisoblanadi

Odatda germaniyli p-n o‘tishlar uchun kontakt potensiallar farqi
V ni, kremniylilar uchun esa - 0,7V ni tashkil etadi. p-n o‘tishni hosil qiluvchi N_d va N_a kiritmalar konsentratsiyasi texnoiogik chegarada zinasimon o‘zgarsa keskin p-n o'tish yuzaga keladi. Uning kengligi l0 nafaqat kiritmalar konsentratsiyasiga, balki o‘tishdagi konsentratsiyaning o‘zgarish qonuniyatiga bog‘liq bo‘lib, quyidagi ifoda bo‘yicha topiladi.

va mikrometming o‘nlarcha ulushidan bir necha mikrometrgacha bo‘lgan qiymatlarni tashkil etadi. Demak, tor p-n o‘tish hosil qilish uchun yarimo‘tkazgichga yuqori konsentratsiyali kiritmalar kiritish, keng p-n o‘tish hosil qilish uchun esa kiritmalar konsentratsiyasi kichik bo‘lishi kerak.
Bu yerda, q - elektron zaryadi, - elektr doimiysi, - yarimo‘tkazgichning nisbiy elektr doimiysi.

2. Nomuvozanat holatda p-n o‘tish p-n o’tish toklari. Elektron va kovakning o‘rtacha issiqlik energiyasi yarimo‘tkazgich temperaturasi bilan belgilanadi va kT ga teng, k — Bolsman doimiysi, T - absolut temperatura. Yarimo‘tkazgichdagi har bir zarra energiyasi o‘rtacha energiyadan farq qiladi. Aynimagan n -yarimo‘tkazgichda energiyasi W_t dan kichik boimagan elektronlar konsentratsiyasi Bolsman taqsimotiga binoan quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

Undan yuqori energiyali zarrachalar soni eksponensial ravishda keskin kamayishi ko‘rinib turibdi. Bu yerda n_n — asosiy zaryad tashuvchilaming konsentratsiyasi. Shunga o‘xshash ifoda kovaklarni energiyalar bo'yicha taqsimlanishini belgilaydi.