3 маъруза р-n ўтиш Режа

• 3 - маъруза
• р-n ўтиш

Режа

• р-n ўтиш ҳақида тушунча
• р-n ўтиш токлари
• р-n ўтиш сиғими

• Ярим ўтказгичли асбобларнинг кўпчилиги бир жинсли бўлмаган ярим ўтказгичлардан тайёрланади. Хусусий холатда бир жинсли бўлмаган ярим ўтказгич бир соҳаси р–турдаги, иккинчиси эса – n турдаги монокристалдан ташкил топади.
• Бундай бир жинсли бўлмаган ярим ўтказгичнинг р ва n – соҳаларнинг ажралиш чегарасида ҳажмий заряд қатлами ҳосил бўлади ва бу соҳалар чегарасидаги ички электр майдони юзага келади ва бу қатлам электрон – ковак ўтиш ёки р-n ўтиш деб аталади. Кўп сонли ярим ўтказгичли асбоблар ва интеграл микросхемалар ишлаш принципининг р-n ўтиш хоссаларига асосланган.

p-n ўтишнинг тўғри уланиши

• Агар p-n ўтишга ташқи кучланиш U0 берилса мувозанат бузилади ва ундан ток оқиб ўта бошлайди. Кучланиш манбаининг мусбат қутби p – соҳага, манфий қутби эса n – соҳага уланса, p-n ўтиш тўғри уланган ёки тўғри силжитилган деб аталади. Бунда кучланиш манбаи ҳосил қилаётган электр майдон йўналиши p-n ўтиш ички электр майдони йўналишига тескари бўлгани учун натижавий майдон кучланганлиги камаяди. Бу ўз навбатида p-n ўтишдаги потенциал тўсиқ баландлигини qU0 га камайишига олиб келади. Натижада p-n ўтиш кенглиги ҳам кичиклашади.
• Потенциал тўсиқнинг камайиши натижасида асосий заряд ташувчиларнинг p-n ўтиш орқали ўтиши ортади, диффузия токи қиймати катталашади. p – ва n – соҳаларда номувозанат ноасосий заряд ташувчилар ҳосил бўлади. Яримўтказгич ҳажмига ноасосий заряд ташувчиларни “пуркаш” (киритиш) ҳодисаси инжекция деб аталади.

p-n ўтишнинг тўғри уланиши

p-n ўтишнинг тескари уланиши

• р – n ўтиш тескари уланганда ташқи U0 кучланиш манбаининг мусбат қутби n – соҳага, манфий қутби эса р – соҳасига уланади. Бунда ташқи электр майдон р – n ўтишнинг ички электр майдони билан бир томонга йўналган бўлади, шу сабабдан потенциал тўсиқ қиймати q(UK+U0) ва кенглиги ортади (lТЎҒ).
• Потенциал тўсиқнинг ортиши диффузия токининг экспоненциал камайишига олиб келади.
• p-n ўтиш тескари уланганда контактлашувчи яримўтказгичлардан ноасосий заряд ташувчилар “тортиб олинади”. Тескари ток экстракция токи деб аталади.

p-n ўтишнинг тескари уланиши

p-n ўтиш токлари

• Кўпгина заряд ташувчилар р-n ўтиш орқали қўшни соҳаларга диффузия ҳисобига р-n ўтиш майдонига қарама – қарши равишда силжийдилар. Улар диффузия токини юзага келтирадилар.
• Асосий заряд ташувчиларнинг р-n ўтиш орқали ҳаракати билан бир вақтда, р-n ўтиш улар учун тезлатувчи бўлиб таъсир кўрсатаёган майдон таъсирида асосий бўлмаган заряд ташувчилар ҳам ҳаракатланадилар. Асосий бўлмаган заряд ташучилар оқими дрейф токини юзага келтиради.
• Ташқи майдон таъсир эттирилмаганда динамик мувозанат ўрнатилади, яъни диффузия ва дрейф токларининг абсолют қийматлари тенг бўлади. Лекин диффузия ва дрейф токлари ўзаро қарама – қарши йўналишда йўналганлиги учун, р-n ўтишдаги натижавий ток нольга тенг бўлади.

p-n ўтиш сиғими

• Паст частоталарда р-n ўтиш токи фақат электрон – ковак ўтишнинг актив қаршиликлари ҳамда ярим ўтказгичнинг р ва n –соҳаларининг қаршилиги (rБ) билан аниқланади. Юқори частоталарда р-n ўтишнинг инерцияси унинг сиғими билан аниқланади. Одатда р-n ўтишнинг иккита асосий сиғими ҳисобга олинади: диффузия ва тўсиқ (барьер).

p-n ўтишнинг диффузия сиғими

• Тўғри уланган р-n ўтишда қўшни соҳаларга асосий бўлмаган заряд ташувчилар инжекцияланади. Натижада р-n ўтишнинг юпқа чегараларида қиймати жиҳатидан тенг лекин қарама-қарши ишорага эга бўлган қўшимча асосий бўлмаган заряд ташувчилар QДИФ юзага келадилар. Кучланиш ўзгарса инжекцияланаётган заряд ташувчилар сони, демак заряд ҳам ўзгаради. Берилаётган кучланиш таъсиридаги бундай ўзгариш, конденсатор қопламаларидаги заряд ўзгаришига айнан ўхшайди. Базага асосий бўлмаган заряд ташувчилар диффузия ҳисобига тушганликлар сабабли, бу сиғим диффузия сиғими деб аталади.
• р-n ўтишдан оқиб ўтаётган ток ва базадаги заряд ташувчиларнинг яшаш вақти қанча катта бўлса, диффузия сиғими ҳам шунча катта бўлади.

p-n ўтишнинг барьер сиғими

• Икки электр қатламга эга бўлган электрон – ковак ўтиш зарядланган коденсаторга ўхшайди. Ўтиш сиғими ўтиш юзаси S, унинг кенглиги ва диэлектрик доимийси билан аниқланади. Ўтиш сиғими барьер сиғими деб аталади. Тўғри уланган ўтишда мусбат ишораси, тескари уланганда эса манфий ишора олинади. СБ берилаётган кучланишга боғлиқлиги сабабли р-n ўтишни ўзгарувчан сиғимли конденсатор сифатида қўллаш мумкин.
• Тўғри кучланиш берилганда диффузия сиғими барьер сиғимидан анча катта бўлади, тескари кучланишда эса тескари. Шунинг учун тўғри кучланиш берилганда р-n ўтиш инерцияси диффузия сиғими билан, тескари уланганда эса – барьер сиғими билан аниқланади.