3-laboratoriya ishi Mavzu: Tunnel diodni parametrlarini o‘rganish. Ishdan maqsad

1
3-laboratoriya ishi
Mavzu: Tunnel diodni parametrlarini o‘rganish.
Ishdan maqsad.
Tunnel diodning ishlash prinsipi bilan tanishish, volt-amper
xarakteristikasi (VAX) va tunnel tokining temperaturaga bog„liqligini o„rganish.
Kerakli asbob va uskunalar.
1 Rastrli uyali panel DIN A4 …………………………….……………… 576 74
1 АИ301Г tunnel diod ………………………………………..………….
1 Rezistor 100 Ω, 2 W …………...……………………………………… 57 732
1 AC/DC ta‟minlash manbai 0 … 12 V/3 A …...…………...…….……. 521 485
2 Analogli Multimetr LD 20 ………………………………………….. 531 120
6 Qizil va ko„k kabellar jufti, 50 cm ………………………………….….. 501 45
Nazariy qism
1958-yil Yaponiyalik olim Leo Esaki
p-n o„tishda yangi bir effektni kuzatishga
muyassar bo„ldi. U tekshirgan diod germaniyli yarimo„tkazgichdan tayyorlangan,
n-
va
p-qismidagi donor va akseptorlarning konsentratsiyasi 1,6·10
25
m
-3
va
p-n
o„tishning kengligi 1,5·10
-8
m bo„lgan diod edi. Dioddan o„tayotgan teskari tokning
miqdori to„g„ri yo„nalishdagi diffuzion tokning miqdoriga qaraganda bir necha marta
katta bo„lib, deyarli temperaturaga bog„liq bo„lmagan. To„g„ri
tok esa maksimum
qiymatlarga ega bo„lib,
p-n o„tishning mavjud bo„lgan nazariyasi yordamida
tushuntirish mumkin emas edi.
Analiz shuni ko„rsatdiki,
p-n o„tishdan o„tayotgan
tok kvantomexanik tunnel
effekti
1
natijasida vujudga kelar ekan. Shuning uchun bunday diodni
tunnel diodi
(Esaki diodi)
deb yuritiladi.
n-va
p-sohasi aynigan holatda bo„lgan
p-n o„tishni ko„rib chiqaylik.
Bunday
yarimo„tkazgichlarda Fermi sathi
2
o„tkazuvchanlik va valentlik zonalari ichida yotadi
(1-rasm).
1
Tunnel effekti –
p – n o„tish sohasidagi
potensial toʻsiqdan
elektronlarn
ing sizib (sirqib) o„tish hodisasi.
2
Fermi sathi – Xususiy yarimo„tkazgichlarda elektronlar bilan to„ldirilish ehtimolligi ½ ga teng bo„lgan energetik sath
bo„lib, unda zaryad tashuvchilar teng miqdorda elektronlar va kovaklardan iborat bo„lganligi uchun Fermi sathi chizig„i
energetik sathlar bo„yicha o„rtada joylashadi.
1 – rasm. Tunnel diodning energetik sxemasi
2
2 – rasm. Tunnel diodga to‘g‘ri kuchlanish
berilganda to‘g‘ri tokning o‘zgarishi
Muvozanat holatda Fermi energetik sathi
p-n o„tishning ikkala tomonida ham
bir xil tekislikda yotadi. 1-rasmning chap tarafidagi sxemada
p-tipdagi
yarimo„tkazgichda valentlik zonasining eng
yuqorigi energetik sathidan µ gacha
bo„lgan
energetik oraliqni µ
p
bilan belgilangan,
n-tipdagi yarimo„tkazgichda esa
o„tkazuvchanlik zonasining eng pastki energetik sathidan
µ gacha bo„lgan energetik
oraliqni
µ
n
bilan belgilangan.
p-tipli yarimo„tkazgichda
µ
p
oraliq harakatchan kovaklar
bilan to„lgan bo„lib,
n-yarimo„tkazda
µ
n
oraliq harakatchan
elektronlar bilan
to„lgandir. Muvozanat vaqtida elektronlar energiyasi potensial to„siqdan kichik bo„lsa
ham,
n-sohadan
p-sohaga va aksincha tomonga tunnel effekti tufayli
p-n o„tishdan
o„tib turishi mumkin. Lekin ikkala tomonga yo„nalgan
elektronlar soni teng
bo„lganligi uchun elektr toki hosil bo„lmaydi. Ozgina qo„yilgan tashqi kuchlanish
muvozanatni buzishga olib keladi va bir tomonga yo„nalgan
elektronlar oqimi
ikkinchi tomonga yo„nalgan elektronlar oqimidan ortib ketadi va
p-n o„tishda elektr
toki hosil bo„ladi.
Oldin to„g„ri yo„nalishda kuchlanish
qo„yilgandagi tok miqdorining o„zgarishini
qarab chiqaylik. Tushuntirish oson bo„lishi
uchun
µ