Оқулық «Білім беруді дамыту федералдық институты»
Электронды-кемтіктік өтпе
жүктеу/скачать 8,62 Mb. Pdf көрінісі
|
| 1.1.2. Электронды-кемтіктік өтпе
Бұған дейін атап өтілгендей, қоспалар болмағанда және абсолюттік нөл температурасында (Т = 0°К) жартылай өткізгіштердің валенттік аймақтары толықтай электрондарға толы, ал өткізгіштік аймағы электрондардан бос болады. Сондықтан, бұл жағдайларда жартылай өткізгіштің кристалы іс жүзінде диэлектрик болады. 1.1-ші кесте Зат Тыйым салынған аймақтың ені (0 °K), эВ Si Кремний 1,16 Ge Германий 0,741 InSb Индий антимониді 0,24 ZnO Мырыш оксиді 2,436 GaAs Галлий арсениді 1,522 SiC Кремний карбиді 2,417 InP Индий фосфиді 1,42 ZnS Мырыш сульфиді 3,85 AgCl Күміс хлориді 3,25 10 Сыртқы факторлардың ықпалымен (мысалы, температура ұлғайған жағдайда) жекелеген электрондар, тыйым салынған аймақтан шығу және электрондар электр зарядтарының еркін тасымалдағыштарына айналатын, өткізгіштік аймағына өту үшін жеткілікті энергияны жұтатын болады. Бұл электрондар заттың кристалл торшасы ішінде бейберекет қозғалады және «электронды газ» болып табылады. Осымен бірге, электрон бөлігін шығатын жартылай өткізгіштің атомында, кемтік деп аталатын бос орын пайда болады (валенттік аймақтағы толтырылмаған энергетикалық деңгей), ал электрон-кемтік жұбының түзілуі үдерісі – генерация деп аталады. Саңылау жалғыз оң электр заряды болып табылады. Сонымен бір мезетте кері үдеріс те жүреді: бос электрон саңылаумен кездескен жағдайда, атомның валенттік аймақтағы электронды қабықшасы қалпына келтіріледі. Бұл үдеріс рекомбинация деп аталады. Электронды – кемтікті жұптар, сонымен қатар жартылай өткізгішті электр магниттік сәулелену энергиясы есебінен жарықтандырылуы барысында да туындауы мүмкін. Электр өрісіне жартылай өткізгіш тигізген кезде электрондар қуат беру көзінің «плюс» бағытына, ал қуат беру көзінің «минус» бағытына қарай кемтіктер қозғалатын болады. Сонымен, жартылай өткізгіштерде электр өткізгіштіктің екі түрі мүмкін болады: электронды – электрондардың жылжуы нәтижесінде, кемтікті – кемтіктердің жылжуы нәтижесінде. Бірақ, кемтіктік өткізгіштіктің валенттік аймақтан жоғалған электрондардың, оң иондарының қозғалысы есебінен емес, ал электрондардың қуат беру көзінің «минусқа» жақын орналасқан кемтіктерінен, «плюс» бағытына жақын кемтіктеріне секірулері нәтижесінде жасалынатынын түсіну қажет. Негізінен электронды өткізгіштікке ие жартылай өткізгіш, n-типті (негатив — теріс) жартылай өткізгіш деп аталады. n-типті жартылай өткізгіштердегі бос зарядтардың негізгі тасымалдағыштары электрондар болып табылады, олардың шоғырлануы кемтіктердің шоғырлануынан айтарлықтай артық болады. Негізінен кетікті өткізгіштікке ие жартылай өткізгіш, р-типті (позитив — оң) жартылай өткізгіш деп аталады. р-типті жартылай өткізгіште зарядты негізгі тасымалдағыш кемтктер болып табылады. п-типті және p-типті жартылай өткізгіштерді балқыту барысында диффузия үдерісі басталады: р-аймағындағы кемтіктер п-аймағына, ал электрондар керісінше п-аймағынан р-аймағына өтетін болады (1.3.-ші сурет, а). Нәтижесінде п-аймағында жанасу аймағы маңында электрондардың шоғырлануы төмендейді, ал р-аймағында кемтіктердің шоғырлануы төмендейді, яғни екі жартылай өткізгіштің жанасуы шекарасында, электрондар мен кемтіктердің рекомбинациясы орын алатын кеміген қабат пайда болады және іс жүзінде бос электр зарядтарын тасымалдағыштар болмайды, бұл өткізгіштіктің дереу кемуіне алып келеді. |