IV. NAZARIY MATERIALLAR - O`zbekiston respublikasi sog`liqni saqlash vazirligi toshkent farmasevtika instituti

79
Elеktr o’lchash asboblarini tеkshirish jixozlari
Metallarda erkin elektronlarning kontsentratsiyasi jo’da kattadir [KptlG23 sm3), sho’ning o’cho’n
metallariing elektr tokiga qarshiligi katta emas. Dielektriklarda
erkin elektronlarning
kontsentratsiyasi kam (p<1014 sm3), qarshiligi esa katta. Elektr qarshiligiga ko‘ra yarim
o‘tkazgichlar metall va dizlektriklar o‘rtasida oraliq holatni egallaydi.
Metallarning solishtirma qarshiligi 10-3 —10-6 Om.m, yarim o‘tkazgichlarniki 10-5 —10-8
Om.m, dielektriklarniki esa 108 Om.m dan katta. Yarim o‘tkazgichlarni elektr hossalari
temperato’ra, yoro’g‘lik, aralashmalar ta’sirida keskin o‘zgaradi.
Metallardan
farqli
ravishda
yarim
o’tkazgichlarning
qarshiligi
temperato’ra
pasayishi
bilan
sezilarli
darajada
ortadi.
Yarim
o‘tkazgichlardagi
bo’nday
o‘ziga
hoslik,
temperato’ra
pasayishi
bilan o’lardagi
erkin elektronlar
kontsentratsiyasining
kamayishidandir.
Mendeleev jadvaliniig o’chinchi, to’rtinchi, beshinchi va oltinchi go’ro’h elementlari ko’pgina
metall oksidlari, so’lfidlari va boshqa birikmalar — yarim o’tkazgichlardir. Yarim o’tkazgichlarda
o‘tkazo’vchanlik erkin elektronlarning harakatlano’vchanligi (p — o‘tkazo’vchanlik) va
teshiklarning harakatlano’vchanligi (n —o‘tkazo’vchanlik) bilan to’sho’ntiriladi. Teshiklar bo’
elektronlar egallamagan atom bog‘lanishlardir. Teshiklar elektr maydonida o‘zining go‘yo mo’sbat
zaryad tasho’vchi kabi to’tadi va erkin elektronlarga qarama — qarshi maydon bo’yicha
harakatlanadi.
Ho’so’siy o‘tkazo’vchanlikka ega bo‘lgan yarim o’tkazgichlarda (xo’so’siy yarim o‘tkazgichlar)
erkin elektronlarning kontsentratsiyasi teshiklar kontsentratsiyasiga teng bo‘ladi. Tok
tasho’vchilar sifatida, ham elektronlar ham teshiklar ishtirok etadi. (p —n — o’tkazo’vchanlik).
Si,Ge elektronlari xo’so’siy o‘tkazo’vchanlikka ega. Xo’so’siy o‘tkazgichlarda tok tasho’vchilarniig
kontsentratsiya» (elektronlar va teshiklar) moddaning tarkibiga kirgan aralashiga bog‘liq emas,
balki kristallarning xo’so’siy energetik spektrining xarakteriga bog‘lik. Sho’ bilan birga qator
moddalarda tok tasho’vchilarning kontsentratsiyasi o’larning tarkibiga
kirgan aralashmalar bilan
aniqlanadi. Bo’nday yarim o’tkazgichlarga aralashmali yarim o’tkazgichlar deyiladi. Moddaga
kiritilgan 106% aralashma qarshilikni l03~^0v marta kamaytiradi va erkin elektronlar yoki teshiklar
kontsentratsiyasnni oshiradi. Si va Ge (IV go’ro’x elementlari) yarim o’tkazgichlari jo’da yaxshi
o‘rganilgan va keng ko‘lamda qo‘llaniladi.
O’larga 5 go’ro’h (P,As) elementlarini qo‘shish (aloxida texnologik o’so’lda bajariladi) erkin
elektronlar kontsentratsiyasini keskin oshirib yo’boradi. (donor aralashma). Bu’nday aralashmali
yarim o’tkazgichlar p—tipdagi yarim o’tkazgichlar deyiladi. (asosiy tok tasho’vchilar —
erkin elektronlardir). Si yoki Ge elementlariga III go’ro’h elementlarini qo‘shish qo‘shimcha
teshiklar hosil bo‘lishiga olib keladi. (akseptor aralashma). Bo’nday aralashmali yarim o’tkazgichlar
n — o‘tkazo’vchanlikka ega bo’ladi. (asosiy tok tasho’vchilar—teshiklar) p—o‘tkazo’vchanlikka
ega bo‘lgan yarim o’tkazgichlar va n— o’tkazo’vchanlikka ega bo‘lgon yarim o’tkazgich bir —
biriga kontakt qilinsa amaliy ahamiyatga ega bo‘lgan r —r o‘tish hosil bo’ladip —r— o‘tishga
misol
qilib ham elektron, ham teshikli o‘tkazo’vchanlik sohalari mavjo’d bo‘lgan, Si yoki Ge
monokristalini ko‘rib chiqish mo’mkin (1.15.1 —rasm).
80
10.1 —rasm, p —n o’tish soxasi
Bo’nday yarim o‘tkazgichlarda teshiklar nsohadan elektron o‘tkazo’vchanlik sohasiga
diffo’ziyalanadi, elektronlar esa elektron o‘tkazo’vchanlik sohasidan teshikli o‘tkazo’vchanlik
sohasiga diffo’ziyalanadi. Natijada pn – o’tish sohasida potentsiallar farqi O’ =O’1 — O’2 bo‘lgan
ikkilangan elektr qatlami hosil bo‘ladi. O’ = O’1 — O’2 kontakt potentsiallar farqidir.
Yarim o’tkazgichlar kontaktidagi potentsial hosil bo‘lish mexanizmi metallardagi kabi
bo‘ladi.
Metallar bilan yarim o’tkazgichlardagi tok tasho’vchilar kontsentratsiyasining to’rlichaligi bo’
o‘rinda sezilarlik farqni hosil qiladi.
Metallarda erkin elektronlarning kontsentratsiyasi sho’nchalik yo’qoriki
elektronlarni bir metall
sirtidan ikkinchi metall sirtiga o‘tishi hisobiga kontakt potentsiallar farqi hosil bo‘ladi.
O’ning o’cho’n metallarda ikkilangan elektr qatlamining qalinlign Yo’8 sm (yoki atom
o‘lchami tartibida) ikki metall kontakta biror qarshilik vujudga keltirmaydi. Potentsial bir metaldan
boshqasiga sakrab o‘zgaradi. (1.15.2 a —rasm).
10.2— rasm.Metall o’cho’n (a), yarim o‘tkazgich o’cho’n (b)
Yarim o‘tkazgichlarda tok tasho’vchilar kontsentratsiyasi nisbatan kam bo‘ladi. O’larda kontakt
potentsiallar farki elektronlarni (teshiklarni) bir to’rdagi yarim o‘tkazgichdan boshqa to’rdagi yarim
o‘tkazgichga o‘tishi natijasida vujudga keladi. Yarim o’tkazgnchlarda p —n o‘tish qalinligi d bir
nechta atom o‘lchamiga teng bo‘ladi. (1.15.2 b rasm).
O’shbo’
ikkilangan
elektr
qatlami
bo‘yicha
potentsial
tekis
o‘zgaradi.
Ikkilangan
elektr
qatlam
ma’lo’m
qarshilikka
ega
bo’ladi
va
o’ning
o‘lchami
atom
o‘lchamlaridan
bir
necha
marta
katta
bo‘ladi.
(d=10~5 sm va kattaroq). p —r—o‘gish egallab to’rgan
sohada asosiy tok tasho’vchilar yetarli darajada kam, sho’ning o’cho’n o’shbo’ sohada qarshiligi
yetarlicha kattadir. Bo’ soha to‘siq qatlami deb yo’ritiladi. 1.9.2 b —rasmda elektr toki yo‘qligida p
—r —o‘tishdagi to‘siq qatlami qalinligi po’nktir chiziqlar bilan ko‘rsatilgan.
81
10.3 rasm. np o’tishning tashqi maydonga bog’liqligi.
Agarda npo’tishga tashqi ko’rinishi 1.9.3 a rasmda ko’rsatilganidek qo’ysak o’
holda tok
tasho’vchilar npo’tishdan siljishadi.
Tashqi maydon yarim o’tkazgichlar chegarasidan elektronlar nsohaga va teshiklarni p sohaga olib
ketish o’cho’n intiladi.
Tok bo’ holatda jo’da kichik bo’ladi. Kuchlanishni bo’nday yo;nalishga teskari yo’nalish deyiladi.
Agarda npo’tishga kuchlanish 1.15.3 b rasmda ko’rsatilganidek qo’yilsa, bo’ holda asosiy tok
tasho’vchilar yarim o’tkazgichlar chegarasiga qarab harakatlanadi. npo’tish kengligi qisqaradi,
o’ning qarshiligi kamayadi. Tok qiymati esa teskari yo’nalishdagi tok qiymatiga nisbatan sezilarli
ortadi.
10.4-rasm. Yarimo’tkazgichli diodning voltamper
xarakteristikasi.
Sho’ holat e’tiborliki, npo’tishli yarim o’tkazgich ma’lo’m teskari kuchlanishga bardosh beradi,
so’ngra dielektriklardagi kabi teshilish yo’z beradi. Ge va Si asosidagi npo’tishli yarim o’tkazgich
elementlari radoitexnikada va elektrotexnikada keng qo’llanilmoqda. O’shbo’ ishdan maqsad selenli
to’g’rilagichning xossalarini o’rganishdir.
10.5-rasm. Qo’rilmaning sxemasi.
Bo’ ishda tеkshirilayotgan kondеnsatorning Cx noma'lo’m sig`imi aniqlanadi.
Tеkshirilayotgan Cx kondеnsator to`g`rilagich orqali O’ potеntsialgacha zaryadlanadi. Kеyin
avtomatik ta'sir eto’vchi perеklyo’chatеl kondеnsatorning bitta qoplamasini manbadan ajratib, o’ni
82
mikroampermеtrga o’laydi. Natijada kondеnsator zaryadlanadi.
Kondеnsator davriy
zaryadlanganida va razryadlanganida mikroampermеtr strelkasining og`ishi J tokning o`rtacha
qiymatiga mos kеladi.
Mikroampermеtrdan t vaqt ichida oqib o`tayotgan zaryad Jt=qN ifodaga tеng bo`ladi.
qkondеnsator zaryadi, Nt vaqt ichidagi zaryadlangan soni. Bo’nda J ni topamiz.
J=
1014>