Тақырып Жартылай өткізгіштердегі дрейфтік және диффузиондық токтар
жүктеу/скачать 0,69 Mb.
|
Лекция 2 РЭТ-210
|
Тақырып 1. 2. Жартылай өткізгіштердегі дрейфтік және диффузиондық токтар Электр тогы жартылай өткізгіште тек электр өрісінің әсерінен (дрейф) пайда болатын немесе заряд тасымалдаушылардың кристалл көлеміне (диффузия) байланысты біркелкі бөлінбеуінен пайда болатын заряд тасымалдағыштардың бағытталған қозғалысымен ғана пайда болуы мүмкін. Егер электр өрісі болмаса, ал заряд тасымалдаушылар кристалда біркелкі концентрацияға ие болса, онда электрондар мен кемтіктер үздіксіз хаостық жылу қозғалысын орындайды. Заряд тасымалдаушылардың бір-бірімен және кристалдық тордың атомдарымен соқтығысуы нәтижесінде олардың қозғалу жылдамдығы мен бағыты әрдайым өзгеріп отырады, сондықтан кристалда ток болмайды. Кристаллға берілген кернеу әсерінен онда электр өрісі пайда болады. Заряд тасымалдаушыларының қозғалысы реттелген: электрондар оң электродқа, кемтіктер - теріс электродқа қарай жылжиды. Бұл жағдайда заряд тасымалдаушылардың жылу қозғалысы тоқтамайды, нәтижесінде олар жартылай өткізгішпен және қоспа атомдарымен соқтығысады. Электр өрісі күштерінің әсерінен заряд тасымалдаушылардың бағытталған қозғалысы дрейф, ал осы қозғалыс тудыратын ток дрейф тогы деп аталады. Электр өрісіндегі заряд тасымалдаушылардың орташа жылдамдығы электр өрісінің кернеулігіне тура пропорционал: ν = μ E Пропорционалдық коэффициент m – электрондардың (mn) немесе кемтіктердің (mp) қозғалғыштығы деп аталады. Бос электрондар кристалдық тордың тораптары арасындағы кеңістікте қозғалады, ал кемтіктер ковалентті байланыстар бойымен қозғалады, сондықтан орташа жылдамдық, демек, электрондардың қозғалғыштығы кемтіктерге қарағанда көбірек болады. Кремнийдің заряд тасымалдаушы қозғалысы германийге қарағанда төмен. Таза жартылай өткізгіштерінде электрондар мен кемтіктердің концентрациясы бірдей, бірақ әр түрлі қозғалғыштығына байланысты токтың электрондық компоненті кемтіктерге қарағанда үлкен. Қоспалы жартылай өткізгіштерде электрондар мен кемтіктердің концентрациясы айтарлықтай ерекшеленеді, токтың табиғаты негізгі заряд тасымалдаушылармен анықталады: р типті жартылай өткізгіштерде - кемтіктермен, ал n-типті жартылай өткізгіштерде - электрондармен. Заряд тасымалдаушылардың біркелкі емес концентрациясы кезінде олардың бір-бірімен соқтығысу ықтималдығы, олардың концентрациясы жоғары болатын жартылай өткізгіш қабаттарында көбірек болады. Хаостық жылу қозғалысын жасай отырып, заряд тасымалдаушылар соқтығысу саны аз жаққа ауытқиды, яғни олардың концентрациясының төмендеу бағытында қозғалады. Диффузия дегеніміз заряд тасымалдаушы концентрациясы жоғары қабаттан концентрациясы төмен қабатқа бағытталған қозғалысы, ал осы құбылыс тудыратын токты диффузиялық ток деп атайды. Бұл ток, дрейфтік ток сияқты, электронды немесе кемтіктік болуы мүмкін Заряд тасымалдаушылардың біркелкі емес таралу дәрежесі концентрация градиентімен сипатталады; ол концентрация өзгеруінің пайда болу қашықтығының өзгеруіне қатынасы ретінде анықталады. Концентрация градиенті неғұрлым көп болса, яғни. ол неғұрлым өткір өзгерсе, диффузиялық ток соғұрлым көп болады. Концентрациясы жоғары қабаттан концентрациясы төмен қабатқа ауысатын электрондар қозғалыс кезінде кемтіктермен рекомбинацияланады, ал керісінше, кемтіктер аз концентрациясы бар қабатқа электрондармен рекомбинацияланады. Бұл жағдайда заряд тасымалдаушылардың артық концентрациясы азаяды.
жүктеу/скачать 0,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|