Дәрістердің ҚЫСҚаша курсы электроника және схемотехника 1
жүктеу/скачать 2,49 Mb.
|
курс лек.по электрон. и схемотех.1 каз.
| 2 - ші ДӘРІС
р – n ауысымындағы электрон – кемтікті үрдістері Көптеген жартылай өткізгіш аспаптарда өткізгіштің түрлі тогымен сипатталушы екі және одан да көп учаскілерімен (қабаттарымен) жартылай өткізгіштердің кристалдары қолданылады. п - типті және р - типті, қабаттарымен екіқабатты құрылымды алу кезінде, әдетте қабаттардағы кірмелердің концентрациялары симметриялы емес: N NД немесе керісінше. Қабаттардың біреуінде басты тасушылардың жоғарғы концентрациялары және жоғары электр өткізгіштері болады, мысалы, 1.2 суретте екіқабатты құрылым көрсетілген, мұндағы Na NД, және рр nn.. а) б) в) 1.2 сурет – Сыртқы электр алаңы болмағандағы электрон –кемтікті ауысым (а) , тік (б) және кері (в) кернеулерді салу кезіндегі р – n қабаттары арасында металлургиялық шекараларына жақын орналасқан жартылай өткізгіштердің облысы, электрон – кемтікті ауысымы немесе р – n ауысымы деп аталады. р - п ауысымының құрылуы. Сыртқы алаңның болмауынан, р және n қабаттарында басты тасушы концентрацияларының түрлілігінен арттырылған облыстан төмендетілген концентрациясымен және тасушысымен заряд тасушы арқылы диффузия үрдісі жүреді. Осыдан, басты тасушылар, n – қабатын диффузиялаушы, р – облысында бұл кемтіктер, ал басты тасушыларын n - қабатын (электрондарын) р – қабаты диффузиялайды. Диффузиялы ток ауысым арқылы мынаған тең: Iдиф = Iдиф.р + Iдиф.n. Бұл ток Iдиф р тең, себебі рр nn . Диффузия күштерінің металлургиялық шекараларына әрекет ету күшімен өте, тасушылар басқа қабаттың басты тасушыларымен қайта әрекет етеді. Басты тасушылардың басқа қабаттарға кету есебінен олардың қайта әрекет етулері зарядтың басты тасушыларымен қозғалмалы бірлескен және жоғарғы кедергіге ие (жапқыш қабат) металлургиялық шекараларға жақын облысында туындайды. Жапқыш қабатта теріс және оң зарядтардың теңгерімі бұзылады, себебі қозғалмалы тасушылардың концентрациялары төмендеу кезінде кірмелердің қозғалмайтын иондарының көлемдік зарядтарының компенсациялануы болады. р – қабатта - теріс, n - қабатта – оң иондар. Бұл еселі электр қабаты (1.2, а сурет) Еo кернеулігімен электр алаңын құрайды және потенциалды барьердің жартылай өткізгішінде 0, потенциалының қисық таратылуының пайда болуына әкеп соқтырады. Жапқыш қабаттың ішінде туындаған электр алаңы, ауысымы арқылы тасушылардың бағытталған қозғалысын – ығулы тогын, ауысым арқылы диффузиялы құраушы тогына кездесуге бағытталған және тең: Iдр = Iдр.р + Iдр.n. Тасушылардың диффузиясы электр алаңының және потенциалды барьерінің артуына әкеп соқтырады, осыдан ығулы ток өседі. Еселенген электр өрісінің өсуі тоқтаған кезде, жиынтықты ток ауысымы арқылы нөлге тең, яғни, Iдиф = - Iдр. Мұндай режим сыртқы электр өрісінің болмауынан р - п ауысымының тепе-тең күйіне сәйкес келеді. Қорытындылаушы ток ауысым арқылы бұл жағдайда нөлге тең. Жапқыш қабаттың ені р және п қабаттарында қаншалықты кірме концентрациялары көп болса, соншалық ион кірмелерінің концентрацияларына байланысты. Сондықтан да, кірмелердің қарастырылатын қатынасы кезінде Na көбіректеу NД, ауысымеселенген электрқабатына ие, ені аз қоспаланған, n – обласында көбіректеу . р - п ауысымының тік ығысуы. Егер де, екіқабатты жартылай өткізгішті электр тізбегіне қоссақ және тік кернеуді Uа (р – қабатына плюс, n – қабатына минус) берсек (1.2,б сурет), онда кернеу аса үлкен кедергісімен учаскіге жапқыш қабатқа салынатын болады. Ішкі Ео және сыртқы Еа өрістердің кездесу бағыттарына байланыста жапқыш қабаттағы өрістің қорытындылаушы кернеуі төмендейді және потенциалды барьер мынаған тең: = о - Uа. Осының нәтижесінде энергияға ие болатын, тасушылардың шамасы артады, потенциалды барьерге қол жеткізуге жеткілікті, ауысым арқылы диффущиялы құраушы Iдиф тогы ұлғаяды. Ығулы құраушы жылулық қозғалысы үрдісі кезінде жапқыш қабатқа бекітулі негізгі емес тасушылардың шамасымен анықталынады, осыдан негізгі емес тасушылар бұрыңғыдай ауысымның өрісімен тартылады. Сондықтан да, ығулы ток негізгі емес тасушылардың түсірілген кернеуіне тәуелді емес. Осыдан, ток жиынтығы Iа = Iдиф - Iдр > 0 ауысымы арқылы өтеді. Бұл р - п ауысымының тік тогы. Потенциалды о барьері вольттің үлесімен өлшенеді, сондықтан да тік токтың р - п ауысымы арқылы өтуі үшін вольттің үлесімен өлшенетіндерге кернеуді түсіру жеткілікті. Қорытындылаушы өрісте р - п ауысымының төмендеуі заряд көлемінің төмендеуіне және жапқыш қабатының құрғатылуына әкеп соқтырады. р - п ауысымының кері ығысуы (1.2,в сурет) жапқыш қабатта қорытындылаушы өрісінің ұлғаюына және потенциалды барьердің өсуіне әкеледі: = о+Uа. Ауысым арқылы тасушылардың диффузиялары тәжірбиелік түрде мүмкін емес, сондықтан да: Iа = Iдиф – Iдр = - Iдр. Бұл жағдайда р - п ауысымы оған жақындаған барлық ауысымдарды негізгі емес кірмелер потенциалды барьерден тәуелсіз және ауысым арқылы тек негізгі емес тасушылардан өтеді: n – обласынан р - қабатына кемтіктердің тогы және р – облысынан n – қабатына электрондар. Алайда, негізгі емес тасушылардың тогы немесе кері ток, р – п ауысымы арқылы тік токтан айтарлықтай төмен, себебі негізгі емес тасушылардың саны жартылай өткізгіште аз. р - п ауысымындағы тік және кері токтардың қатынасы р - п ауысымының бірбағытты өткізгіші туралы, яғни түзеткіш әрекет жөнінде айтады. Түсірілетін кернеуден Iа = f (Uа) р - п ауысымы арқылы токтың тәуелділігі электрон – кемтікті ауысымының вольт-амперлік сипаттамасымен (ВАС) аталынады (1.3 сурет). ВАС оң және теріс осьтері үшін бірдей масштабтар кезінде суреттелген. Аз тік кернеу кезінде Uа үлкен тура ток өтеді, үлкен кері кернеулер кезінде аз жылулық тогы өтеді. 1.3 суретінің сипаттамасы кері кернеуді түсірген кездегі тік тогының және нөлдік тогының нөлдік құлауы кезінде орны болатын кемшіліксіз шұраның сипаттамасына сәйкес келеді. Кезегінше, р - п ауысымының құрамы кемшіліксіз шұраның құрамына жақын. 1.3 сурет - р - п ауысымының ВАС жүктеу/скачать 2,49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|