potensiallar - U. U. Iskandarov, O. S. Rayimdjanova, M. A. Akbarova, S. J. Yo‘lchiboyeva

potensiallar
farqiga
UK
n=p
teng bo‘lgan potentsial to‘siq yuzaga keladi. U
K
kattaligi dastlabki yarim o‘tkazgich material ta’qiqlangan zona kengligi va kiritma
kontsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. p-n o‘tish kontakt potensiallar farqi: germaniy
uchun UK=0,35 V, kremniy uchun esa = 0,7 V.
P-n o‘tish kengligi l0
U
K
ga proportsional bo‘ladi va mkmning o‘nlik yoki
birlik qismlarini tashkil etadi. Tor p-n o‘tish hosil qilish uchun katta kiritma
kontsentartsiyasi kiritiladi, l0 ni kattalashtirish uchun esa kichik kiritmalar
kontsentratsiyasi qo‘llaniladi.
2.2 P-n o‘tishning oldingi va teskari kuchlanish ulash.
U
UR /
q
energiyaga ega bo‘lgan ko‘pgina zaryad tashuvchilar
p-n
o‘tish
orqali qo‘shni sohalarga diffuziya hisobiga p-n o‘tish maydoniga qarama–qarshi ravishda
siljiydilar. Ular diffuziya tokini yuzaga keltiradilar. Asosiy zaryad tashuvchilarning p-n
o‘tish orqali harakati bilan bir vaqtda, p-n o‘tish ular uchun tezlatuvchi bo‘lib ta’sir
ko‘rsatayogan maydon ta’sirida asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar ham
harakatlanadilar. Asosiy bo‘lmagan zaryad tashuchilar oqimi dreyf tokini yuzaga keltiradi.
Tashqi maydon ta’sir ettirilmaganda dinamik muvozanat o‘rnatiladi, ya’ni diffuziya va
dreyf toklarining absolyut qiymatlari teng bo‘ladi. Lekin diffuziya va dreyf toklari o‘zaro
qarama–qarshi yo‘nalishda yo‘nalganligi uchun, p-n o‘tishdagi natijaviy tok nolga teng
bo‘ladi.
2.2.1– rasm.
To‘g‘ri ulanish
0
Agar p-n o‘tishga tashqi kuchlanish manbai U ulansa, u holda muvozanat sharti
buziladi va tok oqib o‘ta boshlaydi. Agar kuchlanish manbaining musbat qutbi p-turdagi
sohaga, manfiy qutbi esa n-turdagi sohaga ulansa, bunday ulanish to‘g‘ri ulanish deb
ataladi (2.2.1 - rasm).
Kuchlanish manbaining elektr maydoni kontakt maydon tomonga yo‘nalgan
bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tishdagi natijaviy maydon kuchlanganligi kamayadi.
Maydon kuchlanganligining kamayishi potentsial to‘siq balandligini kuchlanish manbai
qiymatiga kamayishiga olib keladi: U
K
= U
0
. Bu vaqtda p-n o‘tish kengligini ham
kamayishini ko‘rish mushkul emas.
Potensial to‘siq balandligining kamayishi shunga olib keladiki, p-n o‘tish orqali
harakatlanayotgan asosiy zaryad tashuvchilarni soni ham ortadi, ya’ni diffuziya toki
ortadi. Har bir sohada ortiqcha asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi
yuzaga keladi – n-sohada kovaklar, p-sohada elektronlar. Biror yarim o‘tkazgich sohasiga
asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni siqib kiritish jarayoni injektsiya deb ataladi.
Kuchlanish o‘zgarishi bilan diffuziya tokining o‘zgarishi eksponentsial qonun
asosida ro‘y beradi:
IDi f=
I e
qU0 / kT (2.2.1)
bu yerda I
0
– dreyf toki bo‘lib, uni p-n o‘tishning teskari toki deb ham atashadi.
To‘g‘ri kuchlanish berilganda potentsial to‘siq balandligiga teskari tok ta’sir
ko‘rsatmaydi, chunki bu tok faqat p-n o‘tish orqali birlik vaqt ichida tartibsiz issiqlik
harakati tufayli olib o‘tilayotgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning soni bilan
belgilanadi. Diffuziya va dreyf toklari bir-biriga nisbatan qarama-qarshi yo‘nalgan
bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tish orqali oqib o‘tayotgan natijaviy (to‘g‘ri) tok (2.2.1) dan
kelib chiqqan holda I
0
toki germaniyli p-n o‘tishlarda o‘nlab mkA yoki kremniyli p-n
o‘tishlarda nanoamperlarni tashkil etadi va temperatura ortishi bilan kuchli ravishda tok ham
ortadi. Lekin I0 qiymatidagi katta farq taqiqlangan zona kengligi bilan aniqlanadi.
2
0
U
1
1
q
K
Na Nd
+
Bu holatda tashqi kuchlanish manbaining musbat qutbi n-sohaga ulanadi (2.2.2-
rasm).
2.2.2- rasm. Teskari o’tish.
Kuchlanish manbaining elektr maydoni o‘tishning kontakt maydoni yo‘nalgan
tomonga yo‘nalgan. Shu sababli potentsial to‘siq balandligi ortadi va U
K
= U
0
ga teng
bo‘ladi. Teskari kuchlanish qiymatining ortishi p-n o‘tish kengligining kengayishiga
olib keladi ( lto'g ' =ltesk ). Amaliy hisoblarda quyidagi ifodadan foydalanish qulay:
bu yerda
l0
=
l= l0
,
(2.2.3)
- tashqi maydon ta’sir etmagandagi p-n
kengligi,
Potensial to‘siqning ortishi diffuziya tokining kamayishiga olib keladi.
Diffuziya tokining o‘zgarishi eksponentsial qonun asosida ro‘y beradi
U
0
U
K
Teskari ulanishda kontaktlashuvchi yarim o‘tkazgichlardan asosiy bo‘lmagan
zaryad tashuvchilar chiqarib olinadi (ekstraktsiya). Shu sababli teskari tok ekstraktsiya
|