Р-n- ауысуда жүретін физикалық құбылыстарды түсіндіріңіз
жүктеу/скачать 45,13 Kb.
|
оптоэлектроника.5-тапсырма
|
РТК-411 Искакова Айдана 5-тапсырма Р-n- ауысуда жүретін физикалық құбылыстарды түсіндіріңіз. Жартылай өткізгіш диодтың негізі-p-n-ауысу. Электронды тесік өткелі (p-n-ауысу) екі жартылай өткізгіштің шекарасындағы аймақ деп аталады, олардың біреуі электронды, ал екіншісі тесік электр өткізгіштігі бар. Схемалық тұрғыдан алғанда, p-n-өткелдің пайда болуы екі жартылай өткізгіштің Әртүрлі электр өткізгіштікке жанасуы ретінде ұсынылуы мүмкін (1-сурет). Екі жартылай өткізгіште байланысқанға дейін электрондар, тесіктер және қозғалмайтын иондар біркелкі бөлінді (1-сурет, а). Жартылай өткізгіштер шекара қабатында байланысқан кезде электрондар мен тесіктердің рекомбинациясы жүреді. N типті өткізгіш аймағынан бос электрондар p типті жартылай өткізгіштің валенттік аймағында бос деңгейлерді алады. Нәтижесінде екі жартылай өткізгіштің шекарасына жақын жерде жылжымалы заряд тасымалдаушылар таусылған қабат пайда болады, сондықтан жоғары электр+кедергісі бар - құлыптау қабаты деп аталады (1-сурет, б). Құлыптау қабатының қалыңдығы әдетте бірнеше микрометрден аспайды. 1-сурет. p-n ауысудың түрленуі Құлыптау қабатының кеңеюіне жартылай өткізгіштердің шекарасында Қос электр қабатын құрайтын донорлық және акцепторлық қоспалардың бекітілген иондары кедергі келтіреді. Бұл қабат жартылай өткізгіштердің шекарасындағы ықтимал байланыс айырмашылығын (потенциалды кедергі) анықтайды (1-сурет,в). Пайда болған потенциалдар айырмасы құлыптау қабатында электр өрісінің пайда болуын тудырады, бұл электрондардың n типті жартылай өткізгіштен p типті жартылай өткізгішке өтуіне де, тесіктердің кері бағытта өтуіне де кедергі келтіреді. Осылайша, байланыс потенциалының айырмашылығы негізгі заряд тасымалдаушыларының қозғалысына кедергі келтіреді және негізгі емес заряд тасымалдаушыларының қозғалысына кедергі келтірмейді. Бұл жағдайда p-n арқылы қозғалу кезінде негізгі емес тасымалдаушылардың ауысуы (деп аталатын) дрейф тогы Iдр) потенциалдар арасындағы байланыс айырмашылығының төмендеуі байқалады, бұл жеткілікті энергиясы бар негізгі тасымалдаушылардың бір бөлігін потенциалдар арасындағы байланыс айырмашылығына байланысты ықтимал кедергіні жеңуге мүмкіндік береді . Диффузиялық Iдиф тогы пайда болады., ол Iдр дрейф тогына бағытталған., ᴛ.ᴇ. динамикалық тепе-теңдік пайда болады, онда Iдр.= Iдиф болады. 1.2-сурет. Ішкі электр өрісіндегі электронды-тесіктік ауысым Егер сыртқы кернеу p-n-ауысуына қолданылса, ол тұрақты иондар өрісіне сәйкес келеді (1.2.а-сурет), содан кейін бұл тек құлыптау қабатының кеңеюіне әкеледі, өйткені ол байланыс аймағынан оң және теріс заряд тасымалдаушыларын шығарады. Сонымен қатар, p-n-өтуінің кедергісі үлкен, ол арқылы өтетін ток аз – бұл Негізгі емес заряд тасымалдаушыларының қозғалысына байланысты. Бұл жағдайда ток кері деп аталады, ал p-n-ауысу жабық деп аталады. Кернеу көзінің қарама-қарсы полярлығымен электр өрісі қос электр қабатының өрісіне бағытталған, құлыптау қабатының қалыңдығы азаяды және 0,3-0,5 кернеу кезінде құлыптау қабаты жоғалады. P-n-ауысу кедергісі күрт төмендейді, салыстырмалы түрде үлкен ток пайда болады. Ток әдетте түзу деп аталады, ал ауысу ашық. Ашық p-n өтпелі кедергісі тек жартылай өткізгіштің кедергісімен анықталады. 1.3-сурет. P-n ауысудың вольт-амперлік сипаттамасы 1.3-суртте ашық және жабық p-n-ауысудың вольтамперлік сипаттамасы көрсетілген. 1 учаскесінде (Евнешн< Езап.) тікелей ток аз. 2-учаскеде (Евн.> Езап.) құлыптау қабаты жоқ, ток тек жартылай өткізгіштің кедергісімен анықталады. 3-бөлімде құлыптау қабаты негізгі тасымалдаушылардың қозғалысына кедергі келтіреді, аз ток негізгі емес заряд тасымалдаушыларының қозғалысымен анықталады. Координатаның басындағы вольтамперлік сипаттаманың сынуы p-n-ауысуға қолданылатын кернеудің алға және кері бағыттарындағы ток пен кернеудің әртүрлі масштабтарына байланысты. Ақыр соңында, 4-ші бөлімде p-n-ауысуының бұзылуы орын алады және кері ток артады. Бұл электр өрісінің әсерінен p-n-ауысу арқылы қозғалғанда, негізгі емес тасымалдаушылар жартылай су атомдарының соққы иондалуы үшін статикалық энергияға ие болады. Ауысу кезінде заряд тасымалдаушыларының көшкін тәрізді көбеюі басталады, бұл p-n-ауысу арқылы қайтымды токтың күрт өсуіне әкеледі. Электрлік бұзылыстың бұл түрі көшкін деп аталады. Ол әдетте әлсіз легірленген жартылай өткізгіштерде пайда болатын салыстырмалы түрде кең p-n өтулерінде дамиды. Жоғары легирленген жартылай өткізгіштерде құлыптау қабатының ені аз болады, бұл көшкіннің бұзылуына жол бермейді, өйткені қозғалатын тасымалдаушылар соққы иондалуы үшін жеткілікті энергия алмайды. Сонымен қатар, p-n-ауысудың электрлік бұзылуы өріс энергиясына байланысты p-n-ауысуының критикалық кернеуіне жеткенде, Электрон тесігінің (Зенер эффектісі) тасымалдаушы жұптары пайда болып, кері ауысу тогы едәуір артқан кезде пайда болуы мүмкін. Электрлік бұзылу қайтымдылықпен сипатталады, бұл p-n-ауысудың бастапқы қасиеттері ондағы кернеу төмендеген кезде толығымен қалпына келеді. Осының арқасында электрлік бұзылу жартылай өткізгіш диодтарда жұмыс режимі ретінде қолданылады. Егер p-n-ауысу температурасы кері токпен қызып кету нәтижесінде жоғарыласа, онда заряд тасымалдаушыларының жұптарын құру процесі күшейеді. Бұл өз кезегінде кері токтың одан әрі жоғарылауына және P-N өтуінің қызуына әкеледі, бұл өтудің бұзылуына әкелуі мүмкін. Мұндай бұзылу жылу тесігі деп аталады. жүктеу/скачать 45,13 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|