І-тарау Әр түрлі ортадағы элетр тогы тарауының қысқаша теориясы
жүктеу/скачать 345,45 Kb.
|
әртүрлі ортадағы электр тогы
| Жартылай өткiзгiштер деп кедергiсi кең көлемде өзгере алатын және температурасы жоғарылаған сайын кедергiсi тез азаятын заттарды айтады.
Таза (қоспасыз) жартылай өткiзгiш кристалындағы еркiн электрондардың және кемтiктердiң қозғалысынан болатын өткiзгiштiктi жартылай өткiзгiштердiң меншiктi өткiзгiштiгi дейдi. Таза жартылай өткiзгiштiң электрөткiзгiштiгi тек қана кристалдағы коваленттiк байланыстар узiлген жағдайда ғана мүмкiн болады. Мысалы, қыздыру коваленттiк байланыстардың үзiлуiне келтiредi, сондықтан еркiн электрондар пайда болып, таза жартылай өткiзгiштiң меншiктi электрондық өткiзгiштiгi (n-типтi өткiзгiштiгi) болады. Электрон кеткен жерде артық оң заряд пайда болады да, оң кемтiк құрылады. Сыртқы электр өрiсiнде электрондар электр өрiсiнiң кернеулiгiнiң бағытына қарама қарсы жаққа ығысады. Оң кемтiктер электр өрiсiнiң кернеулiгiнiң бағытына қарай орын ауыстырады, яғни электр өрiсiнiң әсерiнен оң зарядтың қозғалатын жағына қарай орын ауыстырады. Кемтiктердiң реттi орын ауыстыруанан болатын таза жартылай өткiзгiштiң электрөткiзгiштiгiң меншiктi кемтiктiк өткiзгiштiгi (p-типтi өткiзгiштiгi) дейдi. Жартылай өткiзгiштердiң кристалдық торларына қоспаларды (қоспалық центрлерiн) еңгiзуiнен болатын электрөткiзгiштi қоспалық өткiзгiштiк дейдi.
Қоспалар жартылай өткiзгiштер кристалдарына электрондарды қосымша жабдықтаушы болуы мүмкiн. Мысалы, жартылай өткiзгiштiң торында германийдiң төрт валенттiк электроны бар бiр атомы бес валенттiк электроны бар қоспаның (мышьяк, сүрме) атомымен ауыстырылсын. Қоспалық атомның төрт электроны көршi германий атомдарының электрондарымен коваленттiк байланыстар жасауға қатысады, ал бесiншi электрон коваленттiк байланыс жасауға қатыса алмайды. Ол “артық" болады, өз атомымен әлсiз байланыста болады, сондықтан одан оңай бөлiнiп кетедi де, еркiн атом бола алады.(7.4 сурет). Электр өрiсiнiң әсерiнен жартылай өткiзгiштегi сондай электрондар реттелген қозғалысқа келедi, ал жартылай өткiзгiште электрондық қоспалық өткiзгiш пайда болады. Мұндай өткiзгiштiгi бар өткiзгiштер электрондық немесе n-типтiк жартылай өткiзгiштер дейдi.
Жартылай өткiзгiштегi төрт валенттiк электроны бар бiр атом үш валенттiк электроны бар қоспа атомымен (индий, алшюминий) алмасқанда, торда барлық коваленттiк байланыстар құрылуы үшiн бiр электрон жетiспейдi (7.5 сурет). Бiрақ, қоспалы атом тордағы ең жақын негiзгi атомның электронын алған жағдайда, ол барлық байланыстарды құра алады. Онда негiзгi атомнан кеткен электронның орнында оң кемтiк пайда болады, осы кемтiкке тордағы келесi көршiлес атомның электроны ырғып түсуi мумкiн және т.с.. Электрондардың оң кемтiктердi бiр iздi толтыруы жартылай өткiзгiштегi кемтiктердiң қозғалысына және онда ток тасымалдаушылардың пайда болуына тендес. Электр тогының әсерiнен кемтiк өрiс кернеулiгiмен бағыттас орын ауыстырады да, жартылай өткiзгiште кемтiктiк қоспалық өткiзгiштiк пайда болады. Осындай өткiзгiштiгi бар жартылай өткiзгiштедi қоспалық кемтiктiк немесе p-типтiк жартылай өткiзгiштер дейдi. Жартылай өткiзгiштi диод. Транзисторлар. Жартылай өткiзгiштi приборлардың қолданылуы Монокристалдық өткiзгiштiң кемтiктiк өткiзгiштен электрондық өткiзгiшке ауысатын ауданың электронды кемтiктiк ауысу (p – n ауысу) дейдi. Жартылай өткiзгiштер кристалына сәйкес қоспаларды еңгiзуiнен әртүрлi (p - және n- пайда болатын аймақтарда p-n ауысуы болады. Әртүрлi типтi өткiзгiштiгi бар екi жартылай өткiзiштердiң түйiсу шекарасынан өтетiн ток тасышулардың өзара диффузиясы осы түйiсуi арқылы болады. n- жартылай өткiзгiштегi электрондар кемтiктiк p- жартылай өткiзгiшке диффузияланады. Сөйтiп, электрондар түйiсу шекара жанындағы n- жартылай өткiзгiш көлемiнен кетедi, бұл көлемде электрондар азаяды, онда шекара манында оң зарядтар артық болады. Тап солай p- жартылай өткiзгiштегi кемтiктiктер диффузиясы шекара манында p- жартылай өткiзгiште терiс зарядтарының артық болуына себеп болады. Нәтижесiнде электронды кемтiктiк ауысу шекарасында жуандығы l болатын электрлiк жапқыш қабат пайда болады.
Электронды кемтiктiк ауысуда өткiзгiштiк бiржақты болады. Сондықтан, бiр p-n -аусуы бар жартылай өткiзгiштi жартылай өткiзгiштi диод дейдi. Жартылай өткiзгiштi диод көбiнесе кремний кристалдарынан жасалады, оларда сәйкес қоспалар арқылы өзара түйiсушi электронды және кемтiктi өткiзгiштерi бар аймақтар пайда болады. Егер, мысалы, электронды өткiзгiштiгi бар кремний пластинкасына индий тамшысын балқытса, онда индий атомдары еңген кремнийдiң беттiк қабаты кемтiктiк өткiзгiштiк болады. Сонда кремнийдiң электронды және кемтiктiк өткiзгiштiгi бар аймақтар арасында p-n аусуы пайда болады.
7.7-суретте жартылай өткiзгiштi диодтан өтетiн токтың күшiнiң кернеуге тәуелдiлiгi, яғни оның вольт-амперлiк сипаттамасы көрсетiлген. Вольт-амперлiк сипаттаманың оң тарамы токты диодтан өткiзетiн бағытына сәйкес келедi (егер кернеу өссе ток күшi кенет ұлғаяды), ал сол тарамы жабылу бағытына сәйкес келедi. жүктеу/скачать 345,45 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|