Elektron - kovak ( - 9-Ma’ruza yarim o’tkazgichlar xususiy va kirishmali yarim o’tkazgichlar Reja

|
9-Ma’ruza yarim o’tkazgichlar xususiy va kirishmali yarim o’tkazgichlar Reja
|
bet | 10/12 | Sana | 29.05.2024 | Hajmi | 1,2 Mb. | | #256337 |
Bog'liq Мa\'ruza 9. Ярим ўтказгичларElektron - kovak (n - p) o’tish
Ikkita yarim o’tkazgich kristallarini bir-biriga to’g’ridan-to’g’ri tekkazish bilan elektron-kovakli o’tish hosil qilish mumkin emas. Chunki kristallar sirti oksidlangan bo’lishi mumkin, bundan tashqari, chegara sirtida yarim o’tkazgichlarning energetik spektriga ta’sir qiluvchi begona kirishmalar atomlari, har xil ifloslanish va nuqsonlar bo’lishi mumkin.
Elektron - kovakli o’tishni hosil qiluvchi, amalda, eng ko’p tarqalgan usullardan biri – diffuziya jarayonidir. Diffuziya jarayoni – gaz, suyuqlik va qattiq holatda bo’lgan kirishma atomlarini yuqori temperaturada yarim o’tkazgich kristall panjarasiga kiritishdan iborat. Masalan, n – turli yarim o’tkazgichga aktseptor kirishmalarini yoki r – turli yarim o’tkazgichga donor kirishmalarini diffuziya usuli orqali kiritishdir.
Kirishmalarning ichkariga qanchalik kirganlik darajasi yoki n - p o’tishning chuqurligi diffuziya jarayoni vaqti va temperaturasiga bog’liqdir.
Ikki turli o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan sohalarni ajratuvchi chegara elektron - kovakli o’tishni bildiradi.
261 - rasmda ikki xil o’tkazuvchanlikdan iborat bo’lgan yarim o’tkazgichlar sohalari chegarasi keltirilgan va u MM tekislik bilan aniqlanadi.
Chegaraning chap tarafida Na – aktseptor kontsentratsiyali r – turli yarim o’tkazgich, o’ng tarafida esa, Nd – donor kontsentratsiyali n – turli yarim o’tkazgich joylashgan.
261 – rasm. Elektron kovakli o’tishning hosil bo’lishi
Aktseptor va donor kirishmalarning kontsentratsiyalarini bir-biriga teng deb hisoblaymiz:
Na = Nd = 1022 m-3
n – sohada asosiy tok tashuvchilar elektronlardan, r – sohada esa kovaklardan iboratdir. Asosiy tok tashuvchilar donor va aktseptor kirishmalarning ionlashishi natijasida paydo bo’ladilar. Juda past bo’lmagan temperaturalarda bu kirishmalar to’la ionlashgan bo’ladi, n – sohadagi elektronlar kontsentratsiyasi donor atomlari kontsentratsiyasiga teng bo’ladi(n ~ Nd ).r – sohada esa, kovaklar kontsentratsiyasi aktseptor atomlar kontsentratsiyasiga teng bo’ladi (p ~ Na ).
Bu n - va p - sohalar, asosiy tok tashuvchilardan tashqari, asosiy bo’lmagan tok tashuvchilarga ham egadir:
n sohada – kovaklarga , r – sohada – elektronlarga . Asosiy bo’lmagan tok tashuvchilar kontsentratsiyasi ta’sirlashuvchi massalar qonunidan topiladi:
, (9.3)
bu yerda ni – xususiy yarimo’tkazgichdagi tok tashuvchilar kontsentratsiyasidir.
nn0pp0 = 1022m-3 va ni = 1019m-3 bo’lganda, pno = npo = 1016 m-3 ga teng
bo’ladi. Demak r – sohadagi kovaklar kontsentratsiyasi n – sohadagi kovaklar kontsentratsiyasidan 106 marta ko’pdir, xuddi shunday, n – sohadagi elektronlar kontsentratsiyasi ham r – sohadagi asosiy bo’lmagan elektronlar kontsentratsiyasidan 106 marta ko’pdir. Yarimo’tkazgichlar kontakti atrofidagi sohalarda bir turli tok tashuvchilar kontsentratsiyasining farqi n – sohadan r – sohaga elektronlarning diffuziyaviy oqimi , r – sohadan – sohaga kovaklarning diffuziyaviy oqimi hosil bo’lishiga olib keladi. Natijada n – soha musbat, r – soha manfiy zaryadlanadi.
Sohalarning bunday zaryadlanishi n – sohada barcha energetik sathlarni va Fermi sathini pasayishiga, r – sohada ularning ko’tarilishiga olib keladi.
O’ngdan chapga elektronlarning o’tishi va chapdan o’ngga kovaklarning o’tishi, r – sohadagi ko’tarilayotgan Fermi sathi , n – sohada pasayotgan Fermi sathi bilan bir balandlikda o’rnatilmaguncha davom etadi. Bu Fermi sathlari bir balandlikda o’rnatilganda so’ng, n – va r – sohalarda muvozanat holati o’rnatiladi va ikki tarafdan kelayotgan elektron va kovaklar oqimlari bir – biriga tenglashadilar:
, , (9.4)
|
| |