Металл-жартылай өткізгіш түйіспе

Жоспар
Кіріспе

1. Шоттки теориясы.

2. Вольтамперлік сипаттамасы.

3. Омдық түйіспе (контакт).

4. Металл және диэлектрик құрылымы

Металлдан электронның шығу жумысы жартылай өткізгіштен электронның шығу жұмысы -дан артық болсын. Контактыны идеал деп есептейік. Мұндай контактының энергетикалық диаграммасы 1 сурете көрсетілген№ Нағты контактыларға энергетикалық диаграммаға металл мен жартылай өткізгңш аралығында қалып қоятын санлаулар және шекарадағы беттік электрондық күйлер әсер етеді. Бұл жерде оларды есепке алмаймыз. Қарастырылып отырған жағдайда металлдағы Ферми деңгейі жартылай өткізгіштегі Ферми деңгейінен төмен жатқандықтан бұл деңгейлер теңескенге дейңн жартылай өткізгіштен металға электрондар ауысады. Жартылай өткізгіштің контактыға жақын орналысқан қабаттарында кеткен электрондардың орнында оң зарядталған иондар қалады да, ол қабаттар оң зарядпен зарядталады, ал контактығы жақын металл қабаты теріс зарядталады. Соның нәтижесінде металл мен жартылай өткізгіш арасында -ға тең контактылық потенциалдар айырымы пайда болады

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Металл-жартылай өткізгіш түйіспе.

Жоспар:

1. Шоттки теориясы.

2. Вольтамперлік сипаттамасы.

3. Омдық түйіспе (контакт).

4. Металл және диэлектрик құрылымы.

Металлдан электронның шығу жумысы жартылай өткізгіштен электронның шығу жұмысы -дан артық болсын. Контактыны идеал деп есептейік. Мұндай контактының энергетикалық диаграммасы 1 сурете көрсетілген№ Нағты контактыларға энергетикалық диаграммаға металл мен жартылай өткізгңш аралығында қалып қоятын санлаулар және шекарадағы беттік электрондық күйлер әсер етеді. Бұл жерде оларды есепке алмаймыз. Қарастырылып отырған жағдайда металлдағы Ферми деңгейі жартылай өткізгіштегі Ферми деңгейінен төмен жатқандықтан бұл деңгейлер теңескенге дейңн жартылай өткізгіштен металға электрондар ауысады. Жартылай өткізгіштің контактыға жақын орналысқан қабаттарында кеткен электрондардың орнында оң зарядталған иондар қалады да, ол қабаттар оң зарядпен зарядталады, ал контактығы жақын металл қабаты теріс зарядталады. Соның нәтижесінде металл мен жартылай өткізгіш арасында -ға тең контактылық потенциалдар айырымы пайда болады:

.

Контактылық потенциалдар айырымының өрісі кристалдық тордағы атомдар өрісіне қарағанда өте әлсіз болғандықтан, зоналар құрамы бқзылмайды, бірақ жартылай өткізгіштің контактыға жақын қабаттарында зона қисаяды. Жартылай өткізгіштен металға өтетін электронға контактылық потенциалдар айырымының өрісі қарсы әсер ететіндіктен, оның потенциалдық энергиясы артады және энергетикалық зона жоғары қарай қисаяды. Жартылай өткізгіштердегі еркін электрондардың концентрациясы металдардағыға қарағанда оның бірнеше есе аз болатындықтан Ферми деңгейлері теңесу үшін жартылай өткізгішің мыңға жуық атомдық қабатындағы электрондар металға өтуі тиіс. Соның нәтижесінде жартылай өткізгіштің контактыға жақын аймағында қалыңдығы dжқ болатың кедергісі өте үлкен қабат пайда болады. Ол қабатты жапқыш қабат, немесе Шоттки тосқауылы деп атайды, оның қалындығы әдетте металдарда шамамен 10[-10] м, жартылай өткізгіштерде 10[-7] м, ал диэлектриктерде бірнеше сантиметрге жетеді.

Егер түйіскен металмен n-типтегі жартылай өткізгіш үшін болса, онда электрондар металдан жартылай өткізгішке өтеді де, олардың зарядталуы керісінше болады. Жартылай өткізгіштің контактыға жақын аймағы электрондармен байытылу нәтижесінде энергетикалық зонаның өисығы төмен қарай бағытталып, энергетикадық диаграмасы 1,а суретте көрсетілгедей түрде келеді. Негізгі заряд тасушылармен байытылған және кедергісі өте аз болатын жартылай өткізгіш қабатын антижапқыш қабат деп атайды.

а б а б

Сурет 1 Сурет 2

Металл мен p-типтегі жартылай өткізгіштерді түйістіргенде де олардың шығу жұмыстарының өзара қатыстарына байланысты жартылай өткізгіштердің контактыға жақын аймағында негізгі заряд тасушылар (кемтіктер) азайған жапқыш қабат (), не негізгі заряд тасушылармен байытылған антижапқыш қабат пайда болады. Оларға сәйкес энергетикалық диаграммалар 2,а және 2,б суреттерінде көрсетілген.

Дәріс 10.

Тақырыбы: Стабилитрон және оның вольт-амперлік сипаттамасы.

Жоспар:

1. Стабилитрон және оның вольт-амперлік сипаттамасы.

2. Варикап.

3. Туннельдік диод.

Стабилитрон - кері тесіліс аймағында істейтін, кернеу тиянақтандыруға пайдаланылатын, арнайы диод.

Тесілістің үш түрі бар: туннелдік, тасқындық және жылулық. Стабилитронның жұмыс принципі тасқындық тесіліске, яғни заряд тасымалдаушыларының аусна аймағындағы күшті электр өрісінде тасқынды көбеюіне негізделген. Бұл кезде ток сыртқы кедергімен ғана шектеледі, ал кернеу мәні елеулі өзгермейді.

Сурет 1 - Стабилитронның Сурет 2 - Екі анодты стабилитроншартты белгісі Сурет 3 - Стабилитронның типтік Сурет 4 - Cтабилитронның вольтамперлікқосы схемасы сипаттамасыЖартылай өткізгішті стабилитрондар. Кәдімгі диодтар үшін қауіпті болып табылатын электрлік тесілу құбылысын практикада кернеуді тұрақтандыру үшін қолданады. Ондай диодтарды жартылай өткізгішті стабилитрондар, немесе тіреуіш диодтар деп атайды. С табилитрондар, осы мақсат үшін қажетті вольамперлік сипаттамасы бар, кремнийден жасалады. Кернеуді тұрақтандыруға германий диодтар жарамсыз, өйткені олар жылу әсерінен оп-оңай тесілді де, қажетті қасиетінен айрылып өлады. Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасы 5 суретте келтірілген. Оның тура бағыттағы бөлігі осы тәріздес кремний диодтардың сипаттамасына ұқсас. Бірақ оның кері бағыттағы бөлігінде, ток осіне параллельге жақан ab бөлігі бар. Ток - нан -ға өзгергенде стабилитронға түсетін кернеу өзгермейді десе де болады. Кремний диодтардың осы қасиеті оларды кернеу стабилитроны ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. 6-суретте кремний стабилитроны негізінде жиналған ең қарапайым, бірақ кең тараған, стабилизатордың схемасы көрсетілген. Тізбектің тармақталмаған бөлігіне шектеуші кедергі жалғанады, оның кедергісі стабилитронның дифференциалдық кедергісі -ден едәуір артық болуы тиіс. қаынасы қаншалықты үлкен болса, кернеудің тұрақталынуы соншалықты жақсарады. Схемаға келетін кернеуі өзгергенде жүк кедергісіне түсетін кернеу болмашы ғана өзгереді, схеманың стабилизациялау әсері осы. Басқа схеманың көмегімен айнымалы кернеуді де тұақтандыруға болады. Сурет 5 Сурет 6Варикаптар. p-n - ауысуындағы тосқауыл сыйымдылықтың кері кернеуге байланыстылығы қолданылатын жартылай өткізгішті диодтарды варикаптар деп атайды. Варикап (Varicap, vari (alle) - айнымалы және cap (a city) -- сыйымдылық) -- берілген кері кернеуге p-n ауысуының тосқауылдық сыйымдылыққа тәуелділігі сызықты болмайтын жартылай өткізгіш диод. Варикапты Ge, Si және GaAs материалдары негізінде жасайды. Радиоэлектрондық құрылғыларда варикапты параметрлік күшейту, жиілікті көбейту үшін, сондай-ақ сыйымдылықты электрлік басқару мүмкіндігі бар тербелмелі контурдың резонансттық жиілігін қашықтан жөне тез баптау үшін қолданады.

Сурет 8 - Варикаптың шартты Сурет 9 - Диодқа кері кернеу қосубелгісі10-суретте p-n - ауысуындағы сыйымдылықтың түсірілген кері кернеуге тәуелділігі көрсетілген. Суретте кескінделгендей кері кернеу көбейгенде өткелдің сыйымдылығы азаяды. Бұл тәуелділікті қарапайымдан былай түсіндіруге болады. Жартылай өткізгіштердің p-n - ауысуын конденсатор ретінде қарастырсақ, онда оның жапсарлары p және n облыстары болады да, ал жапсарлар арасындағы диэлектрик ретінде заряд тасушылары жоқ p-n - ауысуының өзін алуға болады. Кері кернеуді көбейткенде өткелдің ені өседі, ол конденсатордың жапсарларының бір-біріне алыстауымен бара-бар, сондықта конденсатордың сыйымдылығы кемиді. Ыңғайлану процесі инерциясының өте аздығы және габаритінің кіші болуы варикаптарды, жиіліктерді автоматты түрде реттеу және жиіліктік модуляциялау мақсатында қолданылатын тербелмелі контурларда, сонымен бірге параметрлік түрлендіргіштерде және күшейткіштерде қолдану өте қолайлы. Варикаптарды кремнийде дайындайды оның кері тогы аз болғандықтан шашырау аз болады да, конденсатордың төзімділігі жақсарады.Қолданылуына байланысты варикаптардың сыйымдылығы бірнеше пикофарадамен жүздеген пикофарада аралығында жатады. Варикаптардың сыйымдылығының кернеуге тәуелділігі p-n - ауысуының дайындалу технологиясына байланысты.Варикаптың негізгі сипаттамасы - вольт-фарадалық сипаттама (ВФС). Сурет 10 - Варикаптың вольт-фарадалық сипаттамасы (ВФС-і)Туннельдік деп p-n ауысуы арқылы заряд тасушылары тунельдік механизм нәтижесінде өтетін және сипаттамасында дифференциалдық кедергісі теріс болатын облысы бар жартылай өткізгіш диодтарды атайды. Туннельдік диодқа тура кернеу беретін болсақ, p-n ауысуындағы ішкі өріс нашарлайды, бірақ электрондардың туннельдік жолмен өтуіне жеткілікті болып қала береді. Қоспаның концентрациясы өте үлкен болғанда (шамамен ) p-n ауысуларының сипаттамалары аномальді болады (1-сурет). Вольт-амперлік сипаттаманың бұлай өзгеретінін бірінші рет жапон физигі Лео Изаки (1958 ж.) ашқан болатын. Ол мұндай ауысулардың электр тогын тек тура бағытта ғана емес, кері бағытта да жақсы өткізетінін тапты, сипаттаманың тура бөлігінде құлама аралық (ab) болатынын анықтады (2-сурет). Қоспаның концентрациясы шамамен болатын кәдімгі диодтарда, электрондық кемтіктік ауысудың қалыңдығы әжептеуір үлкен болғандықтын, электрондардың потенциялдық тосқауылдан өту ықтималдығы жоқтың қасы. Туннельдік диодтарда қоспаның концентрациясының өте үлкен болуымен байланысты электрондық-кемтіктік ауысудың қалыңдығы өте жұқа болады (шамамен 0,01 мк). Мұндай жағдайда электрондардың потенциялдық тосқауылдан өту ықтималдығы көбейеді де, оның сипаттамасында жоғарғы айтылған құбылыс байқалады. Сурет 1 Сурет 2Дәріс 11. Тақырыбы: Фотоэлектрондық эмиссия құбылысы. Ішкі фотоэффект. Люминесценция құбылысы. Фотодиодтар. Жарық диод. Оптрон.Жоспар:1. Фотоэлектрондық эмиссия құбылысы. Ішкі фотоэффект.2. Люминесценция ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.