А., Абуова Ф. У. Конденсирленген күй физикасы астана 2011
Қоспасы жоқ жартылай өткізгіштер
жүктеу/скачать 17 Mb.
|
Пособие по ФКС каз.окон
Пособие по ФКС каз.окон, Экзамен ПРЯ 4 вариант осень, 2021-2022
| Қоспасы жоқ жартылай өткізгіштер. Кристалдық құрылымы алмаз секілді, әр атомы төрт жақын көршісімен валентті байланыс арқылы қосылатын кремний жартылай өткізгішін қарастырайық. Температурасы Т=0К болған жағдайда барлық байланыстар электрондармен толтырылады, ол валентті зона толықтай дерлік толтырылып, валентті зонадан энергиясы бойынша 1,1 эВ –қа жоғары орналасқан өтімділік зонасы бос болуына сәйкес келеді. Температурасын шамамен 200-300 К-ге дейін арттырған жағдайда кейбір электрондар валентті зонадан өтімділік зонасына өте алады, ол электронның ковалентті байланыстан "кетуіне" 1 (9.12-суретке қара) және кристалл бойынша "еркін қозғалатын" электронға айналуына әкеледі.
9.12-сурет. Жартылай өткізгіштердегі элктрондар мен кемтіктердің түзілуі және қозғалысы Ковалентті байланыстың электрон тастап кеткен босаған жерінде "айырылған" кемтік пайда болады. Көрші байланыстан электрон "кемтікке" өтіп кетуі мүмкін, сонда кемтік басқа, жаңа орынға 2 жылжып кетеді (9.12-суретке қара). Электрондар мен кемтіктер жұп болып түзелгендіктен, қарастырып отырған жағдайда электрондар мен кемтіктер саны бірдей. Еркін электрондардың бірі кемтіктің бір орнын ала алады, нәтижесінде екеуі де жойылып кетеді, мұндай процесс электрон мен кемтіктердің рекомбинациясы деп аталады (9.12-сурет (3) қара). Рекомбинация ықтималдығы электрондар мен кемтіктердің концентрациясының көбейтіндісіне пропорционал болады. Электрон – кемтік жұбының түзілуінің ықтималдылығы жартылай өткізгіштердің температурасына байланысты (сонымен бірге жартылай өткізгішке түсетін сәуленің жиілігі мен интенсивтілігіне де байланысты). Тепе-теңдік күйде электрондар мен кемтіктердің түзілу жылдамдығы мен рекомбинация санының тепе-теңдігі, және олардың жартылай өткізгіштер температурасына, сонымен бірге жартылай өткізгішке түсетін сәуленің жиілігі мен интенсивтілігіне де байланысты концентрация санының тепе-теңдігі қалыптасады. Жартылай өткізгіштердің өтімділігінің температураға қатысты тәуелділігін алуға болады. Минимальді энергиямен электрон – кемтік жұбының түзілу ықтималдылығы (мұндай жұп түзіледі, егер өтімділік электронының энергиясы ең төмен, ал кемтіктің энергиясы ең жоғары болса (9.13-суретке қара) (9.27) теңдеуіне сәйкес максимальді болады. Дәл осындай жұптар әдетте 10kT температурада түзіледі және еркін заряд тасушылар концентрациясына n өз үлесін қосады.
Сонда жуықтап мынаны жазуға болады: (9.28) Өтімділік еркін зарядтарды тасушылар концентрациясына пропорционал болғандықтан, сол секілді теңдеуді жартылай өткізгіштердің өтімділігі үшін де жазуға болады: (9.29) Бұл заңдылық тәжірибе түрінде расталады (9.14-суретке қара). Осы суретте түзу сызықтың қисаю тангенсі қоспасы жоқ жартылай өткізгіштің тыйым салынған зонасының еніне байланысты. Электр тоғын тасушының қозғалғыштығы. Сонымен, жартылай өткізгіштерде тоқ концентрациясы ne және nh болатын электрондар мен кемтіктер арқылы қалыптасады. Сонда өрісінде орналасқан жартылай өткізгіштердегі тоқ тығыздығы мына түрде жазылады: (9.30) Мұнда және арқылы электрондар мен кемтіктердің дрейфті жылдамдықтары белгіленген. жүктеу/скачать 17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|