aralashmali utkazuvchanlik - O’zbekiston Respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi Jizzax politexnika instituti...

Bu xolda kristalltagi kovaklar soni aralashmaning atomlari soniga teng bulib koladi. Bunday
aralashma akseptor aralashmalar deb ataladi.
SHuni aytib utish kerakki, yarim utkazgich asboblarda asosiy bulmagan tok tashuvchilar
utkazuvchanligi katta axamiyatga ega. Ularning xosil bulishi va tugatilishi rekombinatsiya
markazlari deb atalgan joylarda sodir buladi. Bunday markazlar vazifasini donor yoki akseptor
elementlarning tugunlari- atomlari bajaradi. SHuning uchun begona elementlarning mikdori
ortishi bilan rekombinatsiya markazlari xam kupayadi va asosiy tok tashuvchilarning yashash
vakti kiskaradi. Bu xol begona elementning mikdori va turini tanlashda albatta xisobga olinishi
kerak.
SHunday kilib, biz yukorida tanishgan utkazuvchanlik turlarini xosil kilish usuli va uni
tushuntirish juda yuzagi va takribiydir. Ular asosan zonalar nazariyasi bilan tekshiriladi va
mikdor ulchovlari kiritiladi.
P-n utish xodisasi utkazuvchanliklari turlicha bulgan yarim utkazgichlarni kontaktga keltirish
natijasida xosil buladi. Lekin bunda yarim utkazgichlarning mexanik kontakti p-n utishni xosil
kilolmaydi, chunki ular orasida ideal kontakt xosil kilish mumkin emas. SHuning uchun yagano
yarim utkazgich kristalli olinib, shartli ikki bulak deb karaladi va ularda turli ishorali
utkazuvchanlik xosil kilinadi. SHartli bulaklar orasidagi yupka katlam kontakt soxasi deb
karaladi.
Faraz kilaylik, Germaniy (yoki kremniy) monokristallida turli ishorali utkazuvchanlik xosil
kilingan bulsin. Oson bulishi uchun donor va akseptor moddalarning mikdorini bir xil deb
xisoblaymiz. Unda turli ishorali tok tashuvchilarning mikdori xam teng buladi.
Kontaktga keltirishning boshlangich vaktida p- soxadagi kavaklar mikdori n-soxadagidan, n-
soxadagi elektronlar mikdori p-soxanikidan katta buladi. SHuning uchun kontakt soxasiga tok
tashuvchilarning diffuziyasi vujudga keladi. Bunda n-soxadagi elektronlar p-soxa tomon, p-
soxadagi kavaklar esa n-soxa tomon kuchadiki, unga bir xil ishorali zaryadlarning itarilishi yoki
turli ishorali zaryadlarning tortilishi sabab bulmaydi. Diffuziya xosil bulishining asosiy sababi
kontakt soxadagi tok tashuvchilar konsentratsiyasining turlicha bulishidir.
n-soxadan p-soxaga elektronlarning siljishi natijasida kontakt chegerasida musbat zaryadli
atomlar – ionlar koladi. Ular musbat kuzgalmas zaryadlarning konsentratsiyasi ortikcha bulishiga
olib keladi. Natijada bu soxa elektronlarga kambagal bulib koladi. Xuddi shunday jarayon
natijasida p – soxada manfiy zaryadlar konsentratsiyasi ortib, soxa kavaklarga kambagal bulib
koladi. Kontakt soxasida bunday kambagallashtirilgan soxaning vujudga kelishi kondensator
koplamalariga uxshash turlicha zaryadga ega bulgan ikki katlamni xosil kiladi. Natijada u
potensiallar ayirmasi
k
va maydon kuchlanganligi E
k
bulgan elektr maydonini xosil kiladi.
Uning yunalishi shundayki, asosiy tok tashuvchilarning kuchishiga imkon beradi. Zaryadlarning
kuchishi elektr maydon kuch chiziklari buyicha bulgani uchun uni
dreyf toki deyiladi.
Diffuziya toki bilan dreyf toki tenglashganda muvozanat xosil buladi. U
dinamik muvozanat
deyiladi. Unda vakt birligi ichida karama-karshi yunalishda utuvchi tok tashuvchilarning soni
uzaro teng buladi.
Kontakt soxadagi zaryadlarga kambagal bulgan soxa yarim utkazgichning kavak va elektron
utkazuvchanligiga ega katlamlarini bir-biridan ajratib turadi. Bu katlam
tusik katlam deb, xosil
bulgan potensiallar ayirmasi esa,
potensial tusik deb ataladi. Kurib utilgan jarayon p-n utish
xodisasi yoki p-n
utish deb ataladi.
Potensial tusikning kattaligi kuchib utgan tok tashuvchilarning konsentratsiyasi va
temperaturaga boglik buladi va kuyidagicha ifodalanadi:
2
ln
ln
ln
i
p
e
T
p
e
k
e
p
k
k
n
N
N
U
n
N
U
n
N
U
Bunda
N
p
– p-soxadagi asosiy tok tashuvchilar (kavaklar)
N
e
– n- soxadagi asosiy tok tashuvchilar (elektronlar)
n
p
–p-soxadagi asosiy bulmagan tok tashuvchilar
n
e
– n- sщxadagi asosiy bulmagan tok tashuvchilar
n
i
– yarim utkazgich kristallining xususiy tok tashuvchilar konsentratsiyasi.
U
T
kattalik
temperaturaviy potensiallar ayirmasi yoki
temperatura potensiali deb ataladi va
kuyidagicha ifodalanadi:
11600
T
q
kT
U
T
q-elektron zaryadi
k- 1,37 10 j/grad – Bolsman doimiysi.
T – absolyut temperatura
Temperatura potensialining fizik moxiyati shundan iboratki, u elektr birliklarda ifodalangan
statistik temperatura yoki elektron gazdagi erkin elektronlarning urtacha kinetik energiyasidir.
Uy temperaturasida u 25 millivoltga teng buladi. Temperatura potensialining maksimal kiymati
-I,A
U,В
-U,В
I
2
I
1
U
1
U
2
U
m
I
m
yarim utkazgich materiali tusik zonasining kengligini ifodalovchi potensiallar ayirmasiga teng
buladi.
P-n - utish xodisasi asosida ishlaydigan eng sodda yarim utkazgichli asbob
yarim utkazgichli
diod deb ataladi. SHunga kura p-n utishning volt-amper xarakteristikasi yarim utkazgichli
diodning volt-amper xarakteristikasidir. Uning shakli juda kup faktorlarga boglik. Masalan,
tashki temperaturaga, kontakt soxasining geometrik ulchamlariga, tok tashuvuchilar mikdoriga,
teskari kuchlanish kattaligiga va x.k.
Amaliy jixatdan bu faktorlarning teskari tokka bulgan ta’siri katta axamiyatga ega. Masalan
muxit xararatining kutarilishi yoki teskari kuchlanishning biror kiymatgacha oshirilishi teskari
tokning birdan kutarilib ketishiga, natijada p-n utishning buzilishiga (kuyishiga) sabab buladi.
I,A
p-n orkali okayotgan tok I unga
berilgan kuchlanish U ga bogliklik p-n utish
(yarim utkazgichli diod)ning volt-amper
tavsifnomasi
deyiladi
va
u
1-rasmda
kursatilgan.
YArim utkazgich parametrlariga kuyidagidar kiradi:
1. Differensial karshilik:
I
U
dI
dU
R
i
2. Statik karshilik (uzgarmastokka karshilik):
I
U
R
o
Ushbu parametrlar diodning volt-amper tavsifnomasi grafigidan kuyidagicha
aniklanadi:
1
2
1
2
I
I
U
U
I
U
dI
dU
R
i
m
m
o
I
U
R