Жартылай өткізгіштер

МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 3
1. Жартылай өткізгіштер 5
1.1. Жартылай өткізгіштердің меншікті кедергілерінің температураға тәуелділігі 5
1.2. Жартылай өткізгіштердің түрлері 9
1.3. Өзіндік жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі 9
1.4. Қоспалы жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі 12
ҚОРЫТЫНДЫ 20
Қолданылған әдебиеттер тізімі 22
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. Тепе - теңдік күйінде өткізгіштің ішінде диффузия ағындарының айырмашылығын дәл компенсациялайтын өріс тұрақталанады. Осы электр өрістерінің болуына өткізгіш - өткізгіш, өткізгіш-жартылай өткізгіш, жартылай өткізгіш – жартылай өткізгіш түйісулерінде пайда болатын бірқатар құбылыстар негізделінген.
Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін зоналық теория негізінде тек кванттық механика жан-жақты түсіндіріп бере алады. Орта мектепте ол кристалдардағы коваленттік байланыс моделінің, мысалы кремний немесе германий кристалдарындағы, көмегімен түсіндіріледі. Кристалдың әр атомы (мысалы, а-атомы) өзіне жақын орналасқан төрт атоммен сегіз электрон көмегімен байланысады: оның төртеуі – қарастырылып отырған атомның электрондары да, ал қалған төртеуі бір біреуден байланысқа түсіп отырған атомдардікі.
Бұл байланысты түсіндіру жеткілікті түрде оқу және әдістемелік әдебиеттерде келтірілгендіктен, модель көмегімен талқылау керек болатын басты мәселелерге ғана тоқталамыз:
а) Егер жартылай өткізгіштің температурасы абсолют нөлге жақындаса, онда кристалдағы барлық байланыстар бұзылмайды, сондықтан жартылай өткізгіш диэлектрикке айналады.
ә) Температура жоғарылағанда немесе сыртқы әсердің себебінен кейбір байланыстар бұзылып, кристалл ішінде электр өрісінде қозғала алатын «еркін» электрондар пайда болады.
Қолданылған әдебиеттер тізімі
1 Цидильковский И.М. Электроны и дырки в полупроводниках. – М.:
Наука, 1972.
2 Тамм И.Е. Основы теории электричества. – М.: Наука, 1976.
3 Зеегер К. Физика полупроводников. – М.: Мир, 1977.
4 Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. – М.: Наука, 1978.
5 Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. – М.-Л.: Наука, 1978.
6 Смит Р. Поупроводники. – М.: Мир, 1982.
7 Зи С. Физика полупроводниковых приборов. – М.: Мир, 1984.
        
        МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 3
1. ... ... ... ... ... ... ... температураға тәуелділігі ... ... ... түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... тізімі ... ... бір - ... түйістірген кезде жылулық қозғалыстың әсерінен электрондар бір өткізгіштен басқа өткізгішке өтеді. Егер түйісетін өткізгіштер ... ... ... келсе немесе олардың әртүрлі нүктелеріндегі температуралары бірдей болмаса, онда ... ... екі ... ... бірдей болмайды, осының нәтижесінде бір өткізгіш оң, ал екіншісі - ... ... ... ... ... ... және ... арасындағы сыртқы кеңістікте электр өрісі пайда болады. Тепе - теңдік күйінде ... ... ... ағындарының айырмашылығын дәл компенсациялайтын өріс тұрақталанады. Осы электр өрістерінің болуына өткізгіш - өткізгіш, өткізгіш-жартылай өткізгіш, жартылай ... - ... ... ... пайда болатын бірқатар құбылыстар негізделінген.
Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін зоналық теория ... тек ... ... жан-жақты түсіндіріп бере алады. Орта мектепте ол кристалдардағы коваленттік байланыс моделінің, мысалы кремний немесе германий кристалдарындағы, көмегімен түсіндіріледі. Кристалдың әр ... ... ... өзіне жақын орналасқан төрт атоммен сегіз электрон көмегімен байланысады: оның төртеуі - қарастырылып отырған атомның ... да, ал ... ... бір ... байланысқа түсіп отырған атомдардікі.
Бұл байланысты түсіндіру жеткілікті түрде оқу және әдістемелік әдебиеттерде келтірілгендіктен, модель көмегімен талқылау керек болатын басты ... ғана ... Егер ... өткізгіштің температурасы абсолют нөлге жақындаса, онда кристалдағы барлық байланыстар ... ... ... ... ... айналады.
ә) Температура жоғарылағанда немесе сыртқы әсердің себебінен кейбір байланыстар бұзылып, кристалл ... ... ... ... алатын электрондар пайда болады.
б) Электроны кетіп, байланыстың ... орны деп ... оның ... оң, ... ... де электр өрісінде қозғала алады.
Электр өрісіндегі электрондар мен кемтіктердің ... ... шын ... ... ... Ол үшін ... залындағы бос орындар ұқсастығын пайдалануға болады. Көрермендер ауысып отырғанда бос орындар да жылжиды.
в) Егер жартылай өткізгіштер ұщтарына кернеу берілсе, онда ... да, ... де ... ... Жалпы ток электрондар мен кемтіктер жасайтын токтардың қосындысына тең. Таза ... ... ... ... ... өткізгіштік деп аталады, олардағы электрондар саны мен кемтіктер саны өзара тең.
1. ... ... ... ... меншікті кедергілерінің температураға тәуелділігі
Электр тогын өткізу қабілетіне байланысты барлық материалдар өткізгіштер, диэлектриктер және жартылай өткізгіштер ... ... ... ... ... салыстырайық. Өткізгіштерде өте көп бос зарядты тасымалдаушы бөлшектер болады. Қатты өткізгіштердің көпшілігін металдар құрайды. ... ... ... ... олардың кристалдық торының құрылымымен түсіндіріледі.
Металдарда барлық кезде өте көп еркін электрондар болады, олар оң зарядталған иондардан ... ... ... ... қозғалады. Заттардың электр өткізгіштігі еркін зарядты тасымалдаушылардың концентрациясына n пропорционал, яғни олардың ... ... ... Алайда электр өткізгіштік n-нің мәнімен ғана анықталып ... ... ... ... ... ... әсерінен кристалдық тордың ішінде қозғалғанда, сол заттың торы тарапынан кездесетін кедергіге де тәуелді, яғни заттағы осы тасымалдаушылардың ... де ... ... ... ... ... ... зарядты тасымалдаушылардың концентрациясын елеулі шамада өзгерте алмайды, бірақ олардың қозғалғыштығына қатты әсер етеді. Металдардың кристалдық торының құрылымының, қоспаның ... ... ... әдетте электрондардың қозғалғыштығын едәуір азайтып жібереді. Сондықтан, мысалы таза мыстың өткізгіштігі, аздаған қоспасы бар ... ... ... ... ... ... ... зарядты тасымалдаушылар тіптен болмайды. Олардың барлық электрондары белгілі бір ... ... ... және ... ... ... алу үшін едәуір энергия жұмсау керек болады. Жылулық қозғалыстың әсерінен кейбір электрондар атомдардан бөлініп шығуы мүмкін, бірақ ондай электрондардың саны ... өте аз ... ... өткізгіштігі негізінен онда бөгде қоспалардың барлығымен анықталады. Диэлектрикте, ... ... ... ... атом ... онда ... зарядты тасымалдаушылар пайда болады, яғни олардың концентрациясын n арттырады. Сонымен, диэлектрикке қоспа ендіру ... оның ... ... ... ... алып ... ... өткізгіштер мен диэлектриктердің аралық жағдайын алып жатады. Таза жартылай өткізгіштерде диэлектриктерден принципиалдық айырмашылығы жоқ. Себебі бұл екеуінде де еркін зарядты ... жоқ, ... ... ету үшін ... ... ... алу үшін) кейбір энергия жұмсау керек. Бірақ егер бұл энергия диэлектриктер үшін өте ... ... ал ... ... үшін ол аз ... ... электр өткізгіштігі олардың тазалығына өте күшті тәуелді. ... ... ... ... ... қоспалардың болуы, мысалы басқа элементтің аздаған атомының болуы, оның электр өткізгіштігін едәуір арттырады. ... ... ... ρ ... жартылай өткізгіштер металдармен ( ρ = 10-7 - 10-8 Ом.м) және диэлектриктердің (ρ > 1∙ 108 Ом.м) ... ала ... ... кедергі бағанасында, кейбір металдардың, жартылай өткізгіштердің және диэлектриктердің алатын орны 12 - ... ... - ... ... ... ... металдардың, жартылай өткізгіштердің және диэлектриктердің алатын орны
Алайда, меншікті кедергісі бойынша заттарды топтау едәуір шартты ... ... ... ... ... әсерінен (температура, сәулелену, қоспалар) көптеген заттардың меншікті кедергісі өзгереді, ал оның үстіне жартылай өткізгіштерде ол қатты өзгереді. Сондықтан, жартылай өткізгіштерді ... ... үшін ... ... ... қарастыру керек және алдымен температураға байланысты меншікті кедергінің тәуелділік сипаты бойынша. Жартылай ... ... ... ... ... ... азаяды (13 - сурет), ал металдарда температура артқан сайын меншікті кедергі ... (14 - ... - ... ... өткізгіштіктердің меншікті кедергісінің температураға тәуелділік графигі
180330176055
14 - сурет. Металдардың меншікті кедергісінің температураға тәуелділік графигі
Енді температураның ... ... ... ... ... ... артқанда металдарда еркін зарядты тасымалдаушылардың концентрациясы өзгермейді, ал олардың ... ... ... ... ... ... иондардың жылулық тербелісінің амплитудасы артады, осының салдарынан, электр өрісінің әсерінен қозғалатын электрондар ағынының шашырауы артады. Сондықтан, температура ... ... ... ... ал төмендегенде - артады, және температура 00 К-ге жақындағанда, яғни тордың ... ... ... ... ... ... тоқталады, осы кезде кейбір металдардың электр өткізгіштігі секірмелі түрде кенет артады (төтенше өткізгіштік құбылысы).
Температура артқанда ... ... ... ... ... Алайда, диэлектрикте еркін зарядты тасымалдаушылар пайда болу үшін қажетті ... өте ... ... ... қыздырған кезде, онда елеулі еркін зарядты тасымалдаушылар мөлшері пайда болғанша, оның термиялық бүлінуі басталады.
Жартылай ... ... ... оның ... ... ... жеке электрондары, атомнан бөлінуге жеткілікті энергия қабылдап, онан бөлініп шығып, еркін электрондарға айналады. Жартылай ... ... ... сайын, ондағы еркін электрондардың саны артады және электр өткізгіштігі ... ... ... төмендеген кезде еркін зарядты тасымалдаушылар саны күрт төмендеп, ... ... оның ... іс ... ... тең ... Жартылай өткізгіштерде, төменгі температураларда өткізгіштіктің жоқ болуы - ... ... ... ... тағы да бір ... ... ... саналады және ол өткізгіштерде еркін зарядты тасымалдаушылардың пайда болуының жылулық табиғаты бар екендігін көрсетеді.
Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі температураға күшті байланысты. Бұл ... ... ... ... ... сезімтал құралдардың құрылысында пайдаланылады. Жартылай өткізгіштерде еркін зарядты тасымалдаушылар тек қана қыздыру арқылы ... ... ... Олар ... өткізгішке түскен сәуленің де әсерінен пайда болады. Сондықтан, жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі және де жарықталынуға күшті тәуелді.
1.2. ... ... ... ... ... ... орта тұсындағы он екі химиялық элементтер жатады. Олар: бор (В), ... (С), ... (Si), ... (Ge), ... (Sn), ... (Р), ... (As), сурьма (Sb), күкірт (S), селен (Se), ... (Те), йод (І). ... ... ... ... ... бесінші топтағы элементтермен қосындысы, көптеген металдардың оксидтері мен сульфидтері, бір қатар химиялық қоспалар, кейбір ... ... ... мен ... ең көп ... жартылай өткізгіштерге германий Ge және кремний Sі жатады.
Жартылай өткізгіштер өзіндік (яғни қоспасыз) және қоспалы ... ... ... ... ... өз ... ... және акцепторлық болып бөлінеді.
1.3. Өзіндік жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі
Өзіндік жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштік механизмін германийдің немесе кремнийдің монокристалының мысалында қарастыру ... оның ... ... (бір ... 15 - ... бейнеленген. Себебі өте кең қолданылатын жартылай өткізгіштер Ge және Sі
15 - ... ... ... ... сұлбасы
сыртқы электрондық қабатта төрт электроны болады, яғни олардың ... ... тең. ... элементтердің кристалдық торында (алмаз типті тор деп ... ... Ge ... ...... атомы, бірдей қашықтықта орналасқан, көрші төрт атоммен қоршалған.
Атомның ең орнықты күйі, оның сыртқы электрондық ... ... ... ... ... ... ... Сондықтан Ge және Sі ... ... ... ... ... ... толтырып, көрші атомдармен жалпы электрондық жұп құрайды (коваленттік байланыс).
Әрбір екі көрші атомдар екі ортақ ... ... жұп) ... Сонымен, әрбір атом сыртқы қабатында сегіз электроннан болады, олар бір мезгілде көрші атомдарға да жатады (15 - сурет). ... ... ... ... ... ... етіп ... болады, өйткені мұнда да әрбір атом көрші төрт атоммен қоршалған. Төменгі температурада ... ... ... ... ... ... ... және еркін электрондары жоқ, яғни кристалл диэлектрик болып саналады. Жартылай өткізгіштің температурасын көтерген кезде кейбір ... ... ... ... ... ... оған кернеу түсіргенде, кристалда ток жасайды.
Бөлме температурасының өзінде жартылай өткізгіш кристалында жылжымалы электрондардың біраз сандары болады және температураның артуына байланысты ... саны тез ... ... Ge ... ... Si қарағанда, атомнан электронды жұлып алу үшін энергия аз жұмсалады. Сондықтан таза германийдің Ge ... ... Si ... ... аз (ρGe ≈ 0,5 Ом.м, ал ρSi ≈ 2 ∙ 103 ... ... бөліп шығарған кезде атомның қабатшасында бос орын пайда болады, ол орынды деп атайды. Ортақ электрондары бар ... ... ... ... алмасып тұратындықтан, бұл кемтік басқа электронмен толтырылуы мүмкін және бұл кезде енді басқа атомда бір электрон ... ... ... үзіліп шыққанға дейін атом электрлік нейтраль болғандықтан, онда электронның жетіспеуі атомға оң заряд береді. Сондықтан, электронның бос орны - ... ... оң деп ... Бұл бос орын - ... - кристалл көлемінде үнемі және тынымсыз орын ауыстыруда болады, бұл ... ... ... ... ... тең оң ... ... ауысып отырумен бірдей болады.
Сонымен, бос электрондар және кемтіктер кристалл ... ... да бір ... электрон атом қабатшасындағы кемтікпен кездескенше, ретсіз орын ауысып отырады (бос орынға тап болғанша). Бұл кезде қозғалыстағы екі зарядты ... жоқ ... бос ... және ... яғни ... жүреді.
Әрбір белгілі - бір температурада жұптың пайда болуының (генерация) және ... ... ... ... ... ... ... Неғұрлым температура жоғары болған сайын, солғұрлым жұптары пайда болып, жартылай өткізгіш кристалында ... бір ... ... саны ... ... ... ... тізбегіне қосса, онда оның ішінде электрондар, теріс полюстен оң полюске қарай реттеліп ... ... ... ... ... ... ... да көбінесе өрістің күш сызықтары бойымен көрші атомдардан бос орындарға көше бастайды, ал бос орындар (кемтіктер) осы ... ... ... жаққа қарай орын ауыстыра бастайды.
Сонымен, өрістің әсерінен кемтіктер де оң ... алып жүре ... ... ... ... Шын мәнінде, бір жаққа тек бос электрондар мен байланысқан (валенттілік) электрондар орын ... бос ... бір ... ... ал оң зарядты тасымалдаушы кемтіктерді екінші жаққа қарай қозғалады деп санауға болады.
Бос электрон кемтікпен кездескенде олар рекомбинацияланады, ... ... ... ... Бос электрон мен кемтіктің рекомбинацияға дейінгі орташа ... жол жүру ... өте аз (0,1 ... ... ... ... жылулық генерация жаңадан жұбының пайда болуына алып келеді, олар қайтадан зарядты тасымалдай бастайды. Сонымен, электр өрісінің ... ... ... ... тасымалдаушылардың үздіксіз реттелген қозғалысы жүреді, яғни ток ағады. Мұндай ... ... ... ... ... деп ... ... бойынша өзіндік жартылай өткізгіштің өткізгіштігі валенттік зонаның жоғары ... ... ... ... ... пайда болады. Бұл кезде өткізгіштік зонада ток тасымалдаушылардың бірнеше саны - зонаның түбіне ... ... ... ... ... ... ... зонаның жоғары деңгейлерінде бір мезгілде осынша саны бар бос орындар пайда болады, осының нәтижесінде кемтіктер пайда болады. Керісінше ... ... ... өткізгіштік зонадан валенттік зонаның бір бос деңгейіне ауысуы ... ... ... ... ... ... ... өткізгіштігі барлық жартылай өткізгіштердің түрлерінде байқалады. Алайда, қоспасы бар жартылай өткізгіштерде, ... ... ... және ... ... ... тұрады.
1.4. Қоспалы жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі
Егер балқытылған таза ... ... ... ... кестесіндегі үшінші топтың элементтерінің атомдарының (Іn, Al, Ga, B және ... ... ... ... мысалы Іn, онда қатайғаннан кейін Іn ... ... ... кейбір түйіндерінен орын алып, кристалдық құрамына енеді. In ... ... төрт ... Ge ... ... ... жұп құрайды. Алайда индий Іn атомында сыртқы электрондық қабатта үш қана электрон болғандықтан, сегіз электроннан тұратын орнықты қабат құру ... оған бір ... ... ... Іn ... ... ... көрші германийдің Ge атомынан қамтып алуы мүмкін. Сонда ол теріс зарядталады да, ал қандай да бір орында жылжымалы ... ... ... ... ... қала ... бірақ ондағы теріс зарядталған In атомдары тормен байланысқан (локалданылған), ал оң ... ... ... ... қатысуы мүмкін (16 - ... - ... ... ... In ... мен ... кемтіктер
Мұндай кристалдың өткізгіштігі негізінен кемтік болады, өйткені кристалда пайда болған кемтіктердің саны, аздаған қоспаны ендіргеннің ... (10-4 - 10-6 %), ... ... өткізгіштегі жұбының санынан едәуір көп болады.
Егер жартылай өткізгіште атомдары ... ... ... ... ... ІІ топтағы элементтердің қоспасы болса, онда мұндай қоспаны р-типті қоспа деп ... ( - оң ... сөз) ... ... ... қоспа, ал кристалл р-типті жартылай өткізгіш деп аталынады.
p - типті жартылай өткізгіштерде негізгі электр ... ... - ... ... негізгі тасымалдаушылары - кемтіктер атқарады.
Германий ... ... ... V ... ... ендірсе (As, Sв, Р және ... ... ... Аs, сыртқы қабатшадағы төрт электрон (қоспа атомының сыртқы қабатшасындағы бес электрондардың төртеуі) көрші төрт германий Ge ... ... ... жұптар құрады, және де әрбір атомда, ... ... ... As ... да, ... ... арқасында сыртқы электрондық қабат орнықты болатын санға жетеді (сегіз электрон). Мышьяк As ... ... ... ... ... қалады. Ол, басқа электрондарға қарағанда ядромен нашарырақ байланысқан, және де оны аздаған энергия шығындап, атомнан бөліп бос электронға айналдыруға ... Бұл ... ... As ... оң ... (иондалады).
Сонымен, германий кристалының торына V топтың атомдарын ендірген ... ... ... оң ... ... ... және еркін электрондар пайда болады (17 - сурет). Мұндай ... ... ... ... ... ... Бұл ... кристалды n-типті жартылай өткізгіш деп атайды ( - ... ... сөз), ал ... ... ... немесе донорлық (беремен) деп атайды.
n-типті жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігіне негізінен электрондар роль атқарады, өйткені онда тынымсыз ... ... - ... ... кристалының торына V топтың атомдарын ендірген кезде тордың түйіндерінде оң зарядталған қоспаның иондары және ... ... ... ... ... ... ... жартылай өткізгіштегі сияқты), n-қоспадағы иондалу кезіндегі алынған бос электрондардың саны (жылжымалы зарядтардың ... ... ... көп ... Оның ... ... жартылай өткізгіште кемтіктер, таза жартылай өткізгішке қарағанда азырақ, өйткені мұнда таза жартылай өткізгішке салыстырғанда, кемтіктердің электрондармен ... ... ... (электрондар саны өте көп) және рекомбинация жігерлі ... ... ... ... атомдарын иондау үшін, жартылай өткізгіштің өзінің атомдарын иондау үшін ... ... да аз, ... ... ... жеткілікті. Сондықтан, температура көтерілген кездегі қоспасы жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің ... ... ... ... ... жартылай өткізгіштің кристалының температурасы абсолют нольге жақын жерде диэлектрик болып келеді, ... ... ... оның атомдарының электрондарының энергиясы минимал болады.
Төменгі температурада n-типті қоспаның атомдарына жататын электрондардың энергиясы, олар ... ... ... болу үшін ... ал р-типті қоспа атомдары электрондарды қамтып алмайды, себебі мұндай қамтып алу электрондар энергиясының артуымен қоса жүреді. жұбының ... болу үшін ... да ... ... ... ... мұндай жұптардың генерациясы тіптен жүрмейді, яғни жартылай өткізгіштердің өзіндік өткізгіштігі ... ... ... ... кезде, n-типті қоспаның атомдарынан бөлінуге мүмкін болатын немесе р-типті ... ... ... ... жеке ... ... ... яғни температура артқан сайын, қоспаның барлық атомдары иондалып біткенше, тез өсетін ... ... ... ... ... ... ... зарядты тасымалдаушылар концентрациясы қоспаның атомдарының концентрациясына тең болғанша, бұл практика жүзінде 00 С-де ... ... ... жұптары аздаған мөлшерде пайда болғанымен, олар ... ... әсер ете ... ... жартылай өткізгіштерді қыздырған кезде, металдардағы сияқты, жылжымалы зарядты тасымалдаушылар концентрациясы орташа температура интервалында, өзгермей қалады деп ... ... Бұл ... ... ... өткізгіштердің өткізгіштігі, металдардың өткізгіштігі сияқты, нашарлайды, өйткені өрістің әсерінен еркін зарядты тасымалдаушылардың реттелген ағынының, тордың жылулық тербелістерінің әсерінен шашырауының күшеюі ... ... ... ... ... ... ... өткізгіштің өзіндік өткізгіштігі, жұптарының өте көп санының генерациялануы ... ... ... енді оны ... ... ... зарядты тасымалдаушылар концентрациясы тұрақты қалады деп санауға болмайды. Демек, қоспасы жартылай өткізгіштердің ... ... ... Көп ... ... ... өткізгіштердің кедергісінің төмендеуі, қыздыру кезінде 100 - 2000 С-де ... ... ... бір ... ... және ... қоспа ендірсе, егер акцепторлық қоспа артық болса, онда кристалл р-типті, ал донорлық қоспа ... ... ... ... шығады. Мынадай жағдайда да болуы мүмкін, р-типті және n-типті қоспалар бірін-бір теңгеретіндей шамада ендірілген. ... ... ... ... иондалу кезінде пайда болған бос электрондар, р-типті қоспаның атомдары қамтып алып, n-типті атомның оң заряды, және ... ... ... ... ... ал кристалдағы еркін зарядты тасымалдаушылар, қоспасыз жартылай өткізгіштегімен бірдей болады. Бұл құбылысты компенсация деп атайды. ... ... ... өткізгіштігі, қоспасыздығыдай аз болады.
n-типті жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің электрондық сипаты және ... ... ... ... кемтіктік сипаты эксперимент жүзінде Холл эффектісін зерттегенде дәлелденеді. Холл эффектісі деп, ток жүріп тұрған ... ... ... ... ... магнит өрісін орналастырған кезде, оның ені бойынша екі шетінде потенциалдар айырымының пайда болу құбылысын айтады. n-типті ... ... ... холл ... айырымының таңбасы теріс ток тасымалдаушыларға, ал р-типті жартылай өткізгіштерде - оң ... ... ... ... ... ... кристалдың тыйым салынған зонасында орналасқан, қоспалық деңгейлердің энергетикалық сұлбасының ... ... алып ... Бұл ... ... ... жартылай өткізгіштер жағдайында донорлық (18-сурет,а), ал р-типті жартылай өткізгіш жағдайында акцепторлық деп аталады (18 - ...
18 - ... а) ... ... ... жағдайында донорлық деңгейі б) р-типті жартылай өткізгіш жағдайында акцепторлық деңгейі
n - типті жартылай өткізгіштерде Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның ... ... ... ал p - типті жартылай өткізгіште - тыйым салынған зонаның төменгі жартысында орналасады. Температура артқан кезде ... ... екі ... ... деңгейі тыйым салынған зонаның ортасына ығысады.
Егер донорлық ... ... ... ... алыс ... олар ... ... қасиетіне мәнді әсер ете алмайды. Мұндай деңгейлердің өткізгіштік зонаның түбінен ... ... ... зонаның енінен едәуір аз болған жағдайда басқаша болады. Бұл жағдайда қалыпты температураның өзінде жылулық қозғалыс энергиясы, донорлық деңгейден ... ... ... үшін ... ... (18 - ... Бұл ... қоспа атомынан бесінші валенттік электронды бөліп алу сәйкес келеді. Қоспа атомының бос ... ... ... 18 - ... аз ... ... ... бір донорлық деңгейге көшуі сәйкес келеді.
Акцепторлық деңгейлер кристалдың электрлік қасиетіне, егер олар валенттік зонаның төбесіне ... ... ... әсер етеді (18 - сурет,б). Кемтіктің пайда болуына электронның валенттілік зонадан акцепторлық деңгейге ауысуы сәйкес келеді. Кері ... ... ... төрт ... оның ... ... ... және бұл кезде пайда болған электрон мен кемтіктің рекомбинациясына сәйкес келеді.
Температура жоғарылаған кезде токтың қоспалы тасымалдаушыларының концентрациясы тез өзінің ... ... Бұл, іс ... барлық донорлық электрондар босап шығатынын немесе барлық ... ... ... ... ... ... бірге температура өскен сайын, тікелей валенттік зонадан өткізгіштік зонаға электрондардың көшуімен байланысты, жартылай өткізгіштің өзіндік өткізгіштігі ... бола ... ... ... ... жартылай өткізгіштің өткізгіштігі коспалық және өзіндік өткізгіштіктен тұрады. Төменгі температурада - ... ... ... ... мен ... ... ... олардың аралығында жататын бір топ заттар бар. Бұл заттарды ... ... деп ... ... ... ... ең ... айырмашылығы, олардың электр өткізгіштігінің температураға тәуелділік сипаты арқылы. Өлшеулердің ... ... ... ... ... германий, селен және басқалар) және қоспалардың (РвS, CdS және басқалар) ... ... ... артқан сайын, металдардағы сияқты артпайды, керісінше, төтенше кенет төмендейді.
Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің ... оның ішкі ... ... түсіндіруге болады. Мысалы, кремний - төрт валенттік элемент. Бұл атомның сыртқы қабатшасында, ядромен әлсіз байланысқан, төрт электрон бар ... ... ... әрбір атомының жақын көршілерінің саны да төртке тең. Көрші атомдар жұбының өзара әсерлесуі ... ... ... көмегімен іске асады, мұны коваленттік байланыс деп атайды.
Кремнийдің ... ... ... ... ... ... және төменгі температура кезінде үзілмейді. Сондықтан кремний төменгі ... ... ... өткізбейді. Кремнийді қыздырған кезде бөлшектердің кинетикалық энергиясы артады да, жеке байланыстардың үзілуі басталады. Кейбір электрондар өзінің байланыста тұрған кезіндегі орбитасынан ... ... ... ... ... ... олар ... түйіндерінің арасында қозғалып, электр тогын тудырады.
Жартылай өткізгіштердің, онда еркін электрондарының болуы салдарынан өткізгіштігін, электрондық өткізгіштік деп ... ... ... ... ... ... бос орын пайда болады. Оны кемтік деп атайды. ... ... ... ... ... артық оң заряд болады. Кристалда кемтіктердің орны тұрақты болып қалмайды. Атомдардың байланысын қамтамасыз ететін бір ... ... ... ... ... ... орналасады, ал ол электронның тұрған орнында жаңа кемтік пайда болады. Сонымен, кемтіктер бүкіл ... ... орын ... ... ... ... ... кезде кемтіктердің реттелген орын ауыстыруы болады, сонымен еркін электрондардың ... ... ... орын ... ... ... тогы ... Кемтіктердің қозғалыс бағыты электрондардың қозғалыс бағытына қарама қарсы. Сонымен, ... ... ... ... екі типі ... электрондар және кемтіктер. Демек жартылай өткізгіштер электрондық өткізгіштікпен бірге кемтіктік өткізгіштікке ие болады. Бұл өткізгіштік механизмі таза жартылай ... ... ... ... ... жартылай өткізгіштердің өзіндік өткізгіштігі деп атайды.
Жартылай өткізгіштердің маңызды ерекшелігі, онда қоспалар болғанда, өзіндік ... ... ... - ... ... пайда болады. Қоспалардың концентрациясын өзгерте отырып, оң және теріс таңбалы зарядты тасымалдаушылардың санын едәуір өзгертуге болады. Мысалы, төрт валенттілік элементке бес ... ... ... ... онда бір ... ... байланысы нашарлайды. Ол атомнан оңай бөлініп шығып, ... ... ... ... ... яғни ... ... санын көбейтетін қоспаларды донорлық қоспалар деп атайды. Донорлық қоспалары бар жартылай өткізгіштер электрондардың көп санына ие болатындықтан, ... ... ... ... деп ... n-типті жартылай өткізгіштерде электрондар негізгі зарядты тасымалдаушыларға, ал кемтіктер - ... емес ... ... ... енді төрт ... ... үш ... элемент атомдарын ендірсе, онда көрші атомдармен қалыпты электронды жұптық байланыс түзу үшін бір электрон жетіспей қалады. Осының нәтижесінде кемтік пайда ... ... ... саны ... ... ... тең. ... текті қоспаны акцепторлық деп атайды.
Қолданылған әдебиеттер тізімі
* Цидильковский И.М. Электроны и ... в ... - М.: ... ... Тамм И.Е. ... теории электричества. - М.: Наука, 1976.
* Зеегер К. Физика ... - М.: Мир, 1977.
* ... А.И. ... в ... ... - М.: ... ... Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. - М.-Л.: Наука, 1978.
* Смит Р. Поупроводники. - М.: Мир, ... Зи С. ... ... ... - М.: Мир, 1984.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 19 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 600 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Жартылай өткізгіштер туралы4 бет
Жартылай өткізгіштерді зерттеудің кейбір тәсілдері32 бет
Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі48 бет
Жартылай өткізгіштердегі электр тогы6 бет
Автоматты басқару және ақпараттар теориясынан мәліметтер19 бет
Азғындалған жартылай өткізгіш5 бет
Аморфты алмазтектес көміртекті қабықшаның электронды қасиетінің модификациясы38 бет
Дәрістік сабақ тезистері39 бет
Жартылай өткізігішті диод3 бет
Кванттық өлшемді құрылымдардағы жарық шағылуының спектрін модельдеу58 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь