Электр жєне магнетизм
жүктеу/скачать 3,05 Mb.
|
УМК 2 часть
- Бұл бет үшін навигация:
- 3 0. Жартылай өткізгіштердің өзіндік өткізгіштігі.
- 31. Жартылай өткізгіштердің қоспалы өткізгіштігі.
- 32. Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі.
- Қоспалы фотоөткізгіштік.
- 33. Қатты денелердің люминесценциясы.
| Валенттік зона деп электрондармен толығымен толтырылған зона аталады.
Ө ткізгіштік зона деп не электрондармен біртіндеп толтырылатын, не бос зонаны айтады. Металдар. а) Егер электрондары бар ең жоғарғы зона, тек біртіндеп ғана толтырылса, онда зонада электрондар металл өткізгіштерін қамтамасыз ете отырып, бос деңгейге электрондардың көшуіне (еркін болуы үшін) жылулық қозғалыс энергиялары ( эВ) жеткілікті. б) Егер валенттік зона бос зонамен жабылса, онда металдық типтердің өткізгіштерін қамтамасыз ететін, валенттік электрондармен бөлшектеп ғана толтырылған гибридтік зона түзіледі. Диэлектриктер және жартылай өткізгіштер. Д иэлектрик кезінде ((в) суретін қараңыз) тыйым салынған зонаның ені бірнеше эВ болады, жылулық қозғалыс электрондарды валенттік зонадан өткізгіштік зонаға асырып тастай алмайды. Жартылай өткізгіш кезінде ((в) суретін қараңыз) тыйым салынған зонаның ені ~ 1эВ, сондықтан, мұндай асырып тастау жылулық қозу есебінен немесе электрондарға энергия жіберу мүмкіндігі бар сыртқы көз есебінен мүмкін. 3 0. Жартылай өткізгіштердің өзіндік өткізгіштігі. Тыйым салынған зонамен салыстырғанда, өткізгіштік С зонасынан ажыратылған T=0K болғандағы V валенттік зонасы электрондармен толығымен толтырылған қатты денелер жартылай өткізгіштер болады. Өзінің атауымен олардың өткізгіштігі металл электрөткізгіштерінен төмен және диэлектрик электрөткізгіштерінен жоғары болуы тиіс. Жартылай өткізгіштер өзіндік және қоспалы болады. Химиялық таза жартылай өткізгіштер (мысалы, Ge, Se) өзіндік жартылай өткізгіштер болып табылады, ал олардың өткізгіштері өзіндік өткізгіштер деп аталады. T=0K болғанда және сыртқы қозудың жоқ болуынан өзіндік жартылай өткізгіштер өздерін диэлектриктер сияқты көрсетеді. Температура жоғарылағанда, V валенттік зонаның жоғары деңгейіндегі электрондарды өткізгіштік С зонасының төменгі деңгейіне түсіріп тастайды. Кристалға сыртқы электрлік өрісті қондырғанда олар өріске қарсы орын ауыстырады және электрлік ток тудырады. Электрондар себепші болатын өткізгіштік электрондық өткізгіштік немесе n- типті өткізгіштік деп аталады (negative). Электрондардың өткізгіштік зонасына ауысуы нәтижесінде валенттік зонада, кемтік (hole, суретте ақ дөңгелекпен көрсетілген) атауын алған, ваканттық күй пайда болады. Сыртқы өрісте осы ваканттық орынға көршілес валенттік электрон орналасады, осы кезде кемтік соның орнына «орналасады». Нәтижесінде өткізгіштік зонасына өткен электрон сияқты кемтік те кристалл бойымен, бірақ электронның қозғалысына қарама-қарсы бағытта қозғалады. Формальды түрде электрон зарядының шамасына тең, кристалл бойымен оң зарядты бөлшек қозғалғандағы тәрізді көрінеді. Квазибөлшектер-кемтіктер себепші болатын өзіндік жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі кемтіктік өткізгіш немесе р-өткізгіштік (positive). деп аталады. Сондықтан өзіндік жартылай өткізгіштерде өткізгіштің электрондық – кемтіктік механизмі байқалады. 31. Жартылай өткізгіштердің қоспалы өткізгіштігі. Қоспалар (бөтен элементтердің атомы), жылулық (бос түйіндер немесе түйіндер арасындағы атомдар) және механикалық (шытынау, дислокация) ақаулар себепші болатын жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі қоспалы өткізгіштік деп, ал жартылай өткізгіштер – қоспалы жартылай өткізгіштер деп аталады. Ж артылай өткізгіштер электрондық (немесе n-типті жартылай өткізгіштер) деп егер оларда өткізгіштік қоспалардың артық электрондарымен қамтамасыз етілсе, валенттілігі негізгі атомдардың валенттілігінен бір-ге үлкен. Мысалы, төрвалентті германийдің (Ge) матрицасында мышьяктың (As) бесвалентті қоспасы тордың өрісін бұрмалайды, нәтижесінде тыйым салынған зонада, қоспасы деңгей деп аталатын, мышьяк валенттік элнетронының энергетикалық Д дейгейінің пайда болуына әкеліп соқтырады. Берілген жағдайда бұл деңгей өткізгіштік зонасының түбінен эВ Сондықтан, n-типті жартылай өткізгіштерде (донорлық қоспа) өткізгіштің элнетрондық механизмі жүзеге асады. Өткізгіштер кемтіктік (немесе р-типті жартылай өткізгіштер) деп, егер оларда өткізгіштік қоспаларды қосу нәтижесінде пайда болған кемтіктермен қамтамасыз етілсе, валенттілігі негізгі атомдардың валенттілігінен бір-ге кіші. Мысалы, төрвалентті германийдің (Ge) матрицасына бордың (В) үшвалентті қоспасын қосу тыйым салынған зонада электрондары жоқ қоспалы энергетикалық А деңгейінің түзілуіне әкеліп соқтырады. Берілген жағдайда бұл деңгей валенттік зонаның жоғарғы шетінен эВ арақашықтығында орналасады. Электрондар, бор атомына таралмай, валенттік зонадан қоспалы деңгейге өте алады. Валентік зонадағы түзілген кемтіктер ток тасушыға айналады. Валенттік зонадан электрондарды алып қалатын қоспалар акцепторлар деп, ал осы қоспалардың энергетикалық деңгейлері – акцепторлық деңгейлер деп аталады. р-типті жартылай өткізгіштерде (акцепторлық қоспа) өткізгіштің кемтіктік механизмі жүзеге асады. Сондықтан, өзіндік өткізгіштен қоспалы өткізгіштен ерекшелігі онда бір белгіні тасушыға себепші болады. 32. Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі. Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі - электромагниттік сәулелену әсерінен жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігінің өсуі – негізгі заттармен қоса, олардың құрамындағы қоспалардың қасиеттерімен байланысуы мүмкін. Ө зіндік фотоөткізгіштік. Егер фотонның энергиясы тыйым салынған зонаның енінен ( ) болса, электрондар валенттік зонадан өткізгіштік зонаға ауысуы мүмкін, нәтижесінде қосымша (біркелкі емес) электрондар (өткізгіштік зонасында) және кемтіктер (валенттік зонада) түзіледі. өзіндік фотоөткізгішке электрондармен қоса, кемтіктер де себепші болады. Қоспалы фотоөткізгіштік. Егер жартылай өткізгіштерде қоспалар болса, онда фотоөткізгіш кезінде түзілуі мүмкін: донорлық қоспа кезінде фотон энергиясы , ал акцепторлық қоспа кезінде болуы тиіс. n-типті жартылай өткізгіштер жағдайында жарық орталық қоспалармен жұтылғанда электрондар донорлық деңгейден өткізгіш зонасына ((б) сур.) немесе р-типті жартылай өткізгіш кезінде валенттік зонадан акцепторлық деңгейге ((в) сур.) ауысады. Қоспалы фотоөткізгіш n-типті жартылай өткізгіштер үшін – таза электрондық, р-типті жартылай өткізгіштер үшін – таза кемтіктік. Сондықтан, егер өзіндік жартылай өткізгіштер үшін және қоспалы жартылай өткізгіштер үшін болса, онда жартылай өткізгіште фотоөткізгіш қоздырылады (бұнда n – қоспалы атомдардың активациялану энергиясы). О сыдан фотоөткізгіштік қызыл шекарасын – сәйкесінше, өзіндік және қоспалы жартылайөткізгіштер үшін фотоөткізгіш қозған кездегі максималды толқын ұзындығын анықтауға болады. Фотоөткізгіштің түзілуіне әкеп соғатын жұтылумен қатар, фотоөткізгішке әкеліп соқпайтын, экситон түзе отырып, жарықтың жұтылу орны болады. Экситон – бұл кристалда оңай орын ауыстыратын, байланысқан электро-кемтік жұбы бар болып саналатын квазибөлшек. Экситондар тыйым салынған зона энергияларынан кіші фотон энергияларымен қоздырылады және бір-бірінен айырылуы (Ванье-Мотта деп аталатын экситон) үшін энергияның жетпей қалуы кезіндегі жалпы орталық массаның айналасында қозғалатын жұптасқан электрон (е) және (h) моделі түрінде келтірілуі мүмкін. Экситон толығымен электрлік нейтралды, сондықтан жарықтың экситондық жұтылуы фотоөткізгіштің өсуіне әкелмейді. 33. Қатты денелердің люминесценциясы. жүктеу/скачать 3,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|