Жартылай өткізгішті құралдар және құрылғылар

Жоспар
Кіріспе

1.1. Жартылай өткізгіштер туралы түсініктер
1.2. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі

Осы заманы электрондық құрылғылардың негізгі элементтік базасы жартылай өткізгішті құралдар мен құрылғылар болып табылады. Олар электрвакуумды құралдар мен құрылғыларга қарағандажоғары үнемділігімен және жұмыста беріктілігімен айрықшаланады. Жартылай өткізгішті құралдар класына диодтар, биполярлық және өрістік транзисторлар, тиристорлар және т.б. көп-тегенқұралдар жатады. Бұлардың бәрі жартылай өткізгіштердегі лектрофизикалық процестерге негізделген.
Өткізгіштер мен диэлектриктердің аралығында жататын, өздерінің сан алуан түрлі белгілерімен жартылай өткізгіштердің қатарынажақын келетін көптеген материалдар бар. Жартылай өткізгіштік техникада олардың ең көп тараған түрі, кремний, герма¬ний, галлий, селен және галлий арсениді, кремний карбиді, кад¬мий сульфиді химиялық қоспалары және т.б.
Жартылай өткізгіш материалдарының меншікті кедергісі І08...00"6Омм аралығын қамтиды. Жартылай өткізгіштер бас¬ка қатты кристалдық материалдардан өзінің электр өткізгіштігіне, кристалдардың энергиялық күйіне, электрлік қасиетінің тем-пературадан тәуелділігінің сипатына қарай, сәуле шығару және басқада сыртқы әсерлеріне қарай ажыратылады. Электрондық процестерді бақылай отырып, жартылай өткізгіш құралдардағы электр тогын басқаруға болады.

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІ ҚҰРАЛДАР ЖӘНЕ ҚҰРЫЛҒЫЛАР

1.1. Жартылай өткізгіштер туралы түсініктер
Осы заманы электрондық құрылғылардың негізгі элементтік базасы жартылай өткізгішті құралдар мен құрылғылар болып табылады. Олар электрвакуумды құралдар мен құрылғыларга қарағанда жоғары үнемділігімен және жұмыста беріктілігімен айрықшаланады. Жартылай өткізгішті құралдар класына диодтар, биполярлық және өрістік транзисторлар, тиристорлар және т.б. көп - теген құралдар жатады. Бұлардың бәрі жартылай өткізгіштердегі лектрофизикалық процестерге негізделген.
Өткізгіштер мен диэлектриктердің аралығында жататын, өздерінің сан алуан түрлі белгілерімен жартылай өткізгіштердің қатарына жақын келетін көптеген материалдар бар. Жартылай өткізгіштік техникада олардың ең көп тараған түрі, кремний, герма - ний, галлий, селен және галлий арсениді, кремний карбиді, кад - мий сульфиді химиялық қоспалары және т.б.
Жартылай өткізгіш материалдарының меншікті кедергісі І08...00"6 Омм аралығын қамтиды. Жартылай өткізгіштер бас - ка қатты кристалдық материалдардан өзінің электр өткізгіштігіне, кристалдардың энергиялық күйіне, электрлік қасиетінің тем-пературадан тәуелділігінің сипатына қарай, сәуле шығару және басқа да сыртқы әсерлеріне қарай ажыратылады. Электрондық процестерді бақылай отырып, жартылай өткізгіш құралдардағы электр тогын басқаруға болады.

1.2. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі

Электр өткізгіштік - дегеніміз еркін электрондардың қозғалысымен түсіндірілетін қатты денелердің ең маңызды қасиеттерінің бірі. Бұл электрондар кезінде атом ядросымен байланыстарды үзгендіктен осындай еркін қозғалыста болады. Сондықтан мұндай электрондар атомдар арасында еркін қозғала алады және басқа электрондармен ядролармен және электр өрісімен әсерлеседі. Электр өткізгіштігіне қарай барлық заттар шартты түрде өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер деп бөлінеді. Өткізгіштердің (металдардың) электр өткізгіштігі ס = 107 103Смм', жартылай өткізгіштігі -- ס = 103 108Смм', диэлектриктікі ס = 108 1015Смм'.
Жартылай өткізгішті материалдар меншікті және қоспалы болып бөлінеді.
Меншікті жартылай өткізгіштер деп, олардың электр өткізгіштігіне ықпалы болатын, қоспалары жоқ, жартылай өткізгіштерді айтады. Оларға Д.И. Менделеев кестесінің төртінші тобындағы көптеген элементтер жатады. Кристалдарда бұл элементтердің әрбір көрші екі атомы валенттік екі электрондармен біріккен; мұндай байланыс қос электрондық немесе коваленттік байланыс деп аталады.

1.1-суретінде кремний кристалының құрылысының жазық моделі көрсетілген.

Кристалдық тордың түйіндерінде, ядродан және ішкі электрондық қабықшалардан тұратын, Si (кремний) атомдары орналасқан. Әр атомға төрттен келетін валенттік электрондар (дөңгелекшелер) сыртқы орбитальды түзеді. Әрбір электрон тек бір атомға ғана тиесілі емес, ол бірден көрші екі атомға да тиесілі болады (орбиталар шартты түрде бағдар сызықтарымен белгіленген). Кремний атомының Менделеевтің периодтың жүйесіндегі номері Z=14. Сондықтан атомның құрамына 14 электрон кіреді. Алайда, оның төртеуі сыртқы электрон қабықшасында толығымен толмаған. Бұл электрондарды валенттік электрондар деп атайды және кремнийдің төрт валенттілігін түзеді. Кремний атомдары өздерінің валенттік электрондарын кремнийдің басқа атомдарымен коваленттік байланыстың көмегі арқылы біріктіре алады.
Құрамы жағынан таза жартылай өткізгіштер температурада валенттік электрондарын өз орбиталарында мықты ұстап тұрады, бос электрондар болмайды, электр өткізгізгіштігі нөлге тең, жартылай өткізгіштің мүлтіксіз (идеал) диэлектриктің қасиетіндей қасиеті болады. Валенттік электрондардың атомнан жұлынып ұшып кетуі оған жылу, күшті электр өрісі, сәуле түсіп әсер еткенде байқалады. Температура көтеріліп, жоғарыланған кезде, кристалдардағы атомдардың тербеліс амплитудасы өсіп, валенттік электрондар өздерінің атомдарынан жұлынып кетіп, соның нәтижесінде электрондық өткізгіштікке айналады коваленттік байланыс үзілгенде екі көрші атомның электр бейтараптығы бұзылады да, нәтижесінде элементар оң заряд пайда болады. Бұл атомдардагы ваканттық бос орындарды басқа көршінің қос электрондары толтырады; осы қос атомдардың босаған электрондарының орнын келесі үшінші көршінің қос электрондары және т.б толтырады. Кристалда валенттік электрон жұлынған жағдайда пайда болған қозғалмалы оң зарядты шартты түрде кемтік деп атайды, қос зарядтардың кемтік - электронның түзілу процесін қозғалмалы зарядтардың генерациясы деп атайды. Зарядтардың генерациясы олардың бір мезетте үзілген байланысты қалпына келтіру процесі - рекомбинация процесімен қатар жүреді.
Сыртқы электр өрісі болмаған кезде кемтіктер мен электрондар қалай болса солай тәртіпсіз орын ауыстырады. Сыртқы электр өрісі қозғалысты тәртіпке келтіріп, электрондар мен тесіктер қарама-қарсы бағытта қозғалып, кристалл арқылы бір бағыттағы тоқты тудырады. Электр өткізгіштікті электрондық (n түріндегі) және кемтіктік (р- түріндегі) деп бөлінеді, мұндағы п- ағылшынның negative - теріс деген сөзінің бірінші әрпі, ал р- ағылшынның positive - деген сөзінің бірінші әрпі. Меншікті жартылай өткізгіште электрон өткізгіштігі мен кемтік бір мезетте пайда болады, сондықтан электрондардың концентрациясы пі кемтіктің концентрациясы рг ге тең болады, яғни пі =рг (і - индексі меншікті деген мағынаны білдіреді).

а) э)
1.2

а) э)
1.2
Қоспалы жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштіктері электрондық немесе кемтіктік электр өткізгіштігі айқын байқалатын қоспалармен анықталады.
Кристалл жартылай өткізгіштіктің электр өткізгіштігінің тиімді болу себебі оның құрамында басқа түрлі валентті элементтің болуымен түсіндіріледі. Басы артық еркін электрондар беретін, төрттен жоғары валенттілігі бар қоспаларды донорлық деп атайды; кемтіктердің санын көбейтетін, басы артық кемтіктер беретін төрттен төмен валенттілігі бар қоспаларды акцепторлық деп атайды. 1.2,а-суретінде кремний кристалының бір атомын бес валентті мышьяктың (As) атомымен ауыстыру схемасы келтірілген. Мышьяк кремнийдің көрші атомымен төрт коваленттік байланысқа енеді, ал оның бесінші валенттік электроны артық болып қалады. ОК төменгі температурада бұл электрон әлі де мышьяк ядросының айналасында қалады, ал температураны сәл көтерісімен байланыс күші әлсірегендіктен, электрон жұлынып кетіп, теріс зарядты тасымалдаушыға айналады, демек, мышьяк атомы қозғалмайтын оң ионға айналады. Жалпы алғанда кристалл бейтарап болады, себебі оң иондардың зарядтарын электрон өткізгіштігінің теріс зарядтары теңгеріп тұрады. Донорлык қоспалы жартылай өткізгіштіктің электр өткізгіштігін электрондық немесе п - түріндегі электр өткізгіштік деп атайды.
Қоспа ретінде, көбіне, периодтық жүйенің V (сурьма Sb, фосфор Р және т.б.) немесе III топтарындағы (галий Ga, индий In және т.б.) элементтері пайдаланылады.
Кемтіктік электр өткізгіштігін (р-түріндегі) алу үшін жартылай өткізгіштің құрамына үш валентті элементтер - бор, алюминий, индий және т.б. ендіріледі. Қоспалы жартылай өткізгіштің кемтіктік электр өткізгіштік механизмі 1.2,ә-суретінде көрсетілген. Суретте шартты түрде, кремний торы және үш валентті бор атомы бейнеленген. Бор атомының үш валенттік электрондары көршісінің төрт валенттігімен байланыс жасауға жеткіліксіз. Сондықтан байланыстың біреуі орындалмаған болып шығады және ол электронды өзіне тартып алуына мүмкіншілігі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.