Жартылай өткізгіш аспаптардың негізгі физикалық қасиеттері
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
1 Лекция
|
Жартылай өткізгіш аспаптардың негізгі физикалық қасиеттері КІРІСПЕ Екі өткізгішті бір-біріне түйістірген кезде жылулық қозғалыстың әсерінен электрондар бір өткізгіштен басқа өткізгішке өтеді. Егер түйісетін өткізгіштер әртүрлі материалды болып келсе немесе олардың әртүрлі нүктелеріндегі температуралары бірдей болмаса, онда электрондар диффузиясының екі жақты ағындары бірдей болмайды, осының нәтижесінде бір өткізгіш оң, ал екіншісі - теріс зарядталып қалады. Сондықтан өткізгіштің ішінде және өткізгіштер арасындағы сыртқы кеңістікте электр өрісі пайда болады. Тепетеңдік күйінде өткізгіштің ішінде диффузия ағындарының айырмашылығын кемтіктердің санын көбейтуге болады. Ол үшін кремний кристалына бес валентті мышьяк атомдарын, болмаса үш валентті индий атомдарын ендіреді. Бірінші жағдайда кемтіктеріне қарағанда электрондары өте көп жартылай өткізгіш қоспа алынады, оны n - типті (negativus - теріс сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ал, екінші жағдайда - кемтік саны көп болады, мұндай қоспаны р - типті (positivus - оң сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ондай жағдайда n - типті жартылай өткізгіштердегі негізгі заряд тасымалдаушы - электрондар, ал р - типті жартылай өткізгіштерде - кемтіктер болып қалады. 1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА Жартылай өткізгіштер жөнінде түсінік Жартылайөткізгіштер деп өзінің меншікті электрлік кедергісі өкізгіштер мен диэлектриктердің аралығында болатын материалдардың кең тараған тобын айтамыз. Негізінде жартылайөткізгішті материалдарға меншікті кедергісі ρ = (10-3... 109) Ом·см, өткізгіштерге(материалдарға) меншікті кедергісі ρ 10-4 Ом·см, ал диэлектриктерге (оқшаулағыштар) ρ1010 Ом·см меншікті кедергісіндегі материалдар жатады. Шарттардың толық осылай топтасуы, өйткені жартылайөткізгіштер мен диэлектриктердің арасында принципиалды айырмашылықтар жоқ. Осызаманғы жартылайөткізгіш аспаптарды жасауда, әсіресе интегралдық микросхемаларды жасауда көбінесе кремний қолданылады, өйткені оның кристалл торлары алмаздық типте, текшелік түрде реттеліп орналасқан қатты денедегі монокристалл болып табылады.(2.1-сурет) Бұл кристаллдық тордың негізгі ерекшелігі, әрбір атом өзімен көршілес төрт атоммен өзара ковалентті байланысқан. Атомды тастаған және валентті байланысты бұзған электрон тек белгілі уақыты - заряд тасымалдаушының өмірлік уақыты деп аталады. Жартылайөткізгіштер және тесіктердің қозғалысы екі процесспен өтеді: диффузия және дрейф. Диффузиялық токтың пайда болу себебі тасымалдаушы концентрациларының айырмашылығы болып табылады. Дрейфтық ток электр өрісінің әсерімен байланысты. өзіндік жартылай өткізгіштің электр өткізу сипаты заттың атомын қосқанда өзгереді. Жалтылайөткізгішті аспаптарда және интегралды сұлбаларда Менделеев кестесінің V және III топ элементтері ретінде қолданатын қоспалар тек қоспалы жартылай өткізгіштер қолданады. Жартылай өткізгішті материал. V топ қоспасының кремний атомын кристаллға енгізгенде оның тек төрт валентті электроны өзіндік жартылайөткізгіштің 4 көршілес атомымен қатты байланысқа түседі. Сульманың бесінші валентті электроны ядромен нашар байланыста болады және ол өту жонасына оңай өтеді. Бұл жағдайда қоспалы атом жылжымайтын оң оинға айналады. Қоспалы атомнан үзілген бос электрондар өзіндік бос электрондарға қосылады. Бұл жағдайда жартылай өткізгіштің өткізгіштігі электрондармен айқындала бастайды. Мұндай жартылайөткізгіштен n- типті жартылайөткізгіштер деп аталады(от английского слова negative -- отрицательный).. Электронды электр өткізгішті шартталған қосылыстар донорлы деп аталады. Кристалға 3-ші группалы кремний атомын енгізгенде өзіндік жартылайөткізгіштің атомы мен қоспаның атомы арасындағы 4 байланыстың біреуі толтырылмаған болып шығады, ол тесіктің пайда болуына және жылжымайтын теріс ионға эквивалент болады. Бұндай қоспалы жартылайөткізгіштердің электр өткізгіштігі тесіктердің орын ауыстыру салдарынан қамтамасыз етіледі, ал жартылайөткізгіштердің өздері р-типті жартылайөткізгіштер деп аталады. Тесікті электрөткізгішті шартталған қоспалар акцепторлы деп аталады. Nд атомының донорлық қоспасы болғанда, nn қозғалмалы электрондардың пайда болуына әкеледі, мұндағы nn ≈ Nд. p-n өтуін жасауда диффузиялық әдіс арқылы қорғайтын қышқылдық қабаты бар жартылай өткізгішті пластинкалар алдын ала фотолитографиялық өңдеуге шалдығады. Пластинаның бетінде берілген конфигурация ауданы құрылады. Фотолитографиядан кейін бұл терезелер арқылы жартылай өткізгішті пластинаға қоспалардың диффузиясын өткізеді және p-n өтуін алады. Электрлік сипаттамалары берілген жартылай өткізгішті құралдарды жасау үшін электроөтімділіктің әр түрлі типімен кристал ауданының өлшемі өте дәл болу керек. Кристалдың жеке аудандарының конфигурациясы балқыма өтуде температураның тұрақты дәлділігіне, пластинка қалыңдығына, балқу уақытына және қоспалар санына байланысты болады. Кез келген көрсеткіштің ауытқуы номиналды мәнінен жартылай өткізгішті құралдардың электрлік параметрлерін үлкен шашырауға әкеледі. Диффузия көмегімен жақсы p-n өтулер құрастыруға болады, өйткені дифузиялық үрдіс өте ақырын және жақсы басқарылады. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|