Электроника
Шалаөткізгіштердегі дрейфтік және диффузиялық токтар
жүктеу/скачать 2,72 Mb. Pdf көрінісі
|
электроника
| 1.1.2 Шалаөткізгіштердегі дрейфтік және диффузиялық токтар
Электр тогы жартылай өткізгіште тек электр өрісінің әсерінен (дрейф) немесе заряд тасымалдаушылардың кристалл көлеміне біркелкі бөлінбеуі (диффузия) нәтижесінде пайда болатын заряд тасымалдаушылардың бағытталған қозғалысы кезінде пайда болуы мүмкін. Егер электр өрісі болмаса және заряд тасымалдаушылар кристалда біркелкі концентрацияға ие болса, онда электрондар мен тесіктер үздіксіз хаотикалық жылу қозғалысын жасайды. Заряд тасымалдаушылардың бір-бірімен және кристалл торының атомдарымен соқтығысуы нәтижесінде олардың қозғалыс 9 жылдамдығы мен бағыты үнемі өзгеріп отырады, сондықтан кристалда ток болмайды. Кристалға қолданылатын кернеудің әсерінен онда электр өрісі пайда болады; заряд тасымалдаушыларының қозғалысы реттеледі: электрондар оң электродқа, кемтіктер теріс электродқа қарай жылжиды. Бұл жағдайда заряд тасымалдаушылардың жылу қозғалысы тоқтамайды, нәтижесінде олардың шалаөткізгіш атомдарымен және қоспалармен соқтығысуы орын алады. Электр өрісінің күштері әсерінен заряд тасымалдаушылардың бағытталған қозғалысы дрейф деп аталады, ал осы қозғалыс нәтижесінде пайда болған ток – дрейф тогы. Сонымен қатар, токтың сипаты электронды болуы мүмкін, егер ол электрондардың қозғалуынан туындаса немесе тесіктердің бағытталған қозғалысы нәтижесінде пайда болса. Меншікті шалаөткізгіштерде электрондар мен кемтіктердің концентрациясы бірдей, бірақ олардың әртүрлі қозғалғыштығына байланысты токтың электронды компоненті кемтікке қарағанда үлкен. Аралас шалаөткізгіштерде электрондар мен кемтіктердің концентрациясы айтарлықтай ерекшеленеді, токтың сипаты негізгі заряд тасымалдаушыларымен анықталады: p типті шалаөткізгіштерде - кемтіктер, ал n типті жартылай өткізгіштерде – электрондар. Заряд тасымалдаушыларының біркелкі емес концентрациясында олардың концентрациясы жоғары шалаөткізгіштің қабаттарында олардың бір-бірімен соқтығысу ықтималдығы жоғары. Хаотикалық жылу қозғалысын жасай отырып, заряд тасымалдаушылар соқтығысулар саны аз болатын жаққа ауытқиды, яғни олардың концентрациясын азайту бағытында қозғалады. Заряд тасымалдаушылардың жоғары концентрациясы бар қабаттан концентрациясы төмен қабатқа бағытталған қозғалысы диффузия деп аталады, ал осы құбылыс тудырған ток диффузиялық ток деп аталады. Бұл ток, дрейф сияқты, электронды немесе кемтіктік болуы мүмкін. Жоғары концентрациясы бар қабаттан төмен концентрациясы бар қабатқа ауысатын электрондар тесіктермен рекомбинацияланады және керісінше, төмен концентрациясы бар қабатқа таралатын тесіктер электрондармен рекомбинацияланады. Бұл жағдайда заряд тасымалдаушылардың артық концентрациясы төмендейді. Заряд тасымалдаушыларының шамадан тыс концентрациясы е есе азаятын қашықтық диффузиялық ұзындық деп аталады. Басқаша айтқанда, бұл заряд тасымалдаушысы өмір бойы қозғала алатын орташа қашықтық. Артық концентрацияның 2,7 есе қысқаратын уақыты, яғни бастапқы мәннің 0,37-ге тең болатын уақыт тепе-тең емес тасымалдаушылардың өмір сүру уақыты деп аталады. Бұл мән уақыт өте келе артық концентрацияның өзгеруімен сипатталады. Тепе-тең емес тасымалдаушылардың рекомбинациясы жартылай өткізгіштің ішінде және оның бетінде жүреді және қоспаларға, сондай-ақ бетінің күйіне байланысты болады. 10 Өткізгіштік тогы және диффузиялық ток, тасымалдаушы жұптардың пайда болуы және рекомбинация, уақыт пен кеңістіктегі тасымалдаушылардың шамадан тыс концентрациясының өзгеруі жартылай өткізгіштерде болатын күрделі құбылыстардың барлық түрлерін сарқылмайды, бірақ олар өте маңызды және оларды біле отырып, жартылай өткізгіш құрылғылардың жұмысын дұрыс түсінуге болады. жүктеу/скачать 2,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|