1 дәріс Дәріс тақырыбы: Негізгі түсініктемелер. Диэлектрикті материалдардағы физикалық процестер
жүктеу/скачать 1,33 Mb.
|
Дәрістер
| Ескерту. Кейбір модификацияларда жартылайөткізгіш қасиеттері қалайыда (сұр), сурьмада және көміртегіде бар.
Жартылайөткізгішті материалдардан аспабтарды дайындау бір қатар жетістіктерге ие, оларға келесілер жатады: ұзақ уақыт қызмет ету; кішкентай габарит және салмақ; конструкциясы қарапайым және сенімді, жоғары механикалық төзімділік (не боятся тряски и ударов); электронды шамды ауыстыратын жартылайөткізгіш аспабтарда қызу тізбегі жоқ, тұтыну қуаты мен иннерттілігі аз; массалық өндірісте экономикалық түрде тиімді. № 11 дәріс Дәріс тақырыбы: Жартылайөткізгіштердің электрөткізгіштігі. Жартылайөткізгіштердің электрөткізгіштігіне сыртқы факторлардың әсерлері. Жартылайөткізгіштердің электрөткізгіштігі. Өзіндік жартылайөткізгіштер. Жартылайөткізгіштер үшін энергетикалық диаграммада кең емес тиым салынған аумақтың болуы тән. Элементтердің тиым салынған зонасының ені электрон-вольттарда кестеде келтірілген. Едәуір кеңінен өолданылатын жартылайөткізгіштер үшін ол 0,5 – 2,5 эВ құрайды. 5-сурет. Жартылайөткізгіштердің энергетикалық диаграммасына қоспалардың әсері: а – өзіндік жартылайөткізгіш; б – донорлы қоспасы бар жартылай өткізгіш, электронды электрөткізгіш (n-типті); в – акцептрлі қоспасы бар жартылайөткізгіш, тесікті электрөткізгіш (р-типті). 5,а-суретте өзіндік жартылай өткізгіш үшін энергетикалық диаграмма келтірілген, яғни электрондар бос энергетикалық деңгейлер аумағына валентті аумақтардан ғана жеткізіле алады. Энергия деңгейлері бойынша электрондарды тарату а суретінде көрсетілген, ол валентті аумақта сәйкес келетін тесіктер санын құрып, өткізгіштік аумағына бірнеше электрондардың өткен кезінде қандай да бір температураға сәйкес келеді. әрбір қоздыру акті кезінде өзіндік өткізгіште бір уақытта қарамақарсы белгісі бар екі заряд тасымалдағыш құрылады, онда заряд тасымалдағыштардың жалпы саны өткізгіштер аумағында электрондар саны екі есе көп, яғни: (16) Электрондар және тесіктер концентрациясында i индексі дегеніміз зарядтардың өзіндік тасымалдағыштары екенін көрсетеді. Бізбен қарасытырылып отырған жағдайда меншікті өткізгіштік: (17) Дененің кезкелген температурасы кезінде қоздыру және рекомбенация процестерінің болуы нәтижесінде қоздырылған тасымалдағыштардың тепетеңдендірілген концентрациясы тағайындалады: электрондардың: (18) тесіктердің: (19) мұндағы ∆ω – жартылайөткізгіштің тиым салынған аумақ ені; Nc – бос аумақтағы (өткізгіштік зонасында) жартылайөткізгіштің көлем бірлігіндегі энергетикалық деңгейлер саны; Nb – дәл сондай, бірақ валентті зонада. Коэффициент 2, әрбір деңгейде екі электронның болуы мүмкін екенін көрсетеді. Электрондар мен тесіктердің қозғалғыштығы бірдей емес. Электрондар мен тесіктер жартылайөткізгіштердің кристалды тор өрісінде қозғалуы кезінде әртүрлі иннерттілікке ие болады, яғни олар эффекті массалармен ажыратылады mn* және mp*. Көптеген жағдайларда mn*< mp*. Осыдан жартылай өткізгіштердің өзіндік электр өткізгіштігі әлсіз артық электронды сипатқа ие. Негізгі және негізгі емес заряд тасымалдаушылар. Берілген жартылай өткізгіште концентрациясы көп тасымалдаушылар негізгі, ал концентрациясы аз тасымалдаушылар негізгі емес болып аталады. Сондай ақ жартылай өткізгіште n-типті электрондар негізгі тасымалдаушылар, ал кемтіктер – негізгі емес болады. Қоспалы электр өткізгіштік, қзіндікке қарағанда өзінің пайда болуына аз энергетикалық әсерді талап етеді (электрон-вольттың жүзден немесе оннан бір бөлігі), сондықтан жартылай өткізгіштің өзіндік электрөткізгіштігіне қарағанда едәуір төмен температура кезінде пайда болады. Жартылайөткізгіштің электрөткізгіштігіне сыртқы факторлардың әсері. Заряд тасымалдауштар концентрациясының температуралық тәуелділігі. Температураның өсуі кезінде электрондардың тиым салынған аумақ арқылы өтуі салдарынан заряд тасымалдауыштар концентрациясының тез өсуі бақыланады. Атомды торы бар жартылайөткізгіштерде заряд тасымалдауыштардың қозғалғыштығы, ионды кристалдыларға қарағанда көп. Жартылайөткізгіштің меншікті кедергісін, келесідей табамыз: , (20) ω – қоспаның әртүрлі концентрациясы кезінде жартылай өткізгіштің қоспалы электр өткізгіштігінің активация энергиясы; ∆W – берілген жартылай өткізгіштің тиым салынған аумағының ені. Температураны көтерумен байланысты жартылайөткізгіште бос электрондар саны өседі, ал температураны абсалютті нөлге дейін төмендетумен – тіптім нөлге дейін азаяды. Осындай түрде заттың электрөткізгіштігі әртүрлі температура кезінде елеулі түрде әрқалай болуы мүмкін. Термогенерация процесі – бұл валентті аумақтан болс аумаққа өтетін температураның көтерілуіне байланысты электрондар санының өсуі. Электрондардың бос жағдайға өту процесі кері құбылыспен ілеседі, яғни электрондардың валентті аумаққа қайтуы. Бұл процес рекомбенация деп аталады. Нәтижесінде тұрақты температура кезінде затта тепетеңдік пайда болады, яғни бос аумаққа өтетін электрондар саны валентті аумаққа қайтатын электрондар санына тең. Электрондарды бос жағдайға өткізу немесе тесіктерді (валентті аумақтан электрондар кеткеннен кейін босаған вакентті орын) құру үшін қажет энергияны тек жылу қозғалысы ғана емес басқа да энергия көздері де жеткізе алады: жарық, электрондар және ядролық бөліктердің ағыны, электронды және магнитті өрістер, механикалық әсерлер және басқалар. Жартылайөткізгіштердің электрөткізгіштігіне жарықтың әсері. Жартылайөткізгіштермен сіңірілетін жарық энегиясы, онда электр өткізгіштің өсуіне алып келетін зарядтар тасымалдаушылар шамасының көбеюіне алып келеді. Фотоөткізгіштік – электромагнит сәулесі әсерімен электр өткізгіштіктің әсері. Электронның өткізгіш аумақтан валентті аумаққа бос деңгейге өту процесі тура рекомбинация деп аталады. Бұл кезде энергия айырмашылығы электромагнитті сәуле түрінде немесе кристалды тордың механикалық тербелісі түрінде көрсетіледі. Рекомбенациялық қақпан дегеніміз – бұл процестің бірінші сатысында тиым салынған аумақта тұрған электрон қақпанның бос деңгейімен алынады. Қақпан осындай жағдайда оған тесік жақындағанша болады – тесік жақындағанда рекомбенацияның екінші сатысы орындалады. № 12 дәріс Дәріс тақырыбы: Жартылайөткізгіш қасиеттері бар элементтер. жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|