A. V. Umarov, G’. I. Muxamedov, X. O. Qo’chqorov // Polimerli kompozit materiallar fizikasi
-rasm. Metal-dielektrik tutashuvi sohasida energetik sathlar chizmasi: (a) va
Download 6.9 Mb. Pdf ko'rish
|
Polimer kompozitlar fizikasi
|
5.8-rasm. Metal-dielektrik tutashuvi sohasida energetik sathlar chizmasi: (a) va
(b)- yopuvchi tutashuv, (v) va (g) omik tutashuv. 183 Metal va dielektrikni chiqish ishlari ma‘lum munosabatda bo‘lganda potensial to‘siq yuzaga kelishini ko‘rib o‘taylik. 5.8- rasmda m - chiqish ishi bilan xarakterlanadigan metalni energetik sathi hamda chiqish ishi s va elektronga moyilligi s bilan xarakterlanadigan dielektrikni energetik sathlari tutashuv- dan oldin ko‘rsatilgan. 5.8-rasm (a) m s holiga mos keladi. Agar metal va izolyatorni bevosita tutashuvga keltirilsa, unda dielektrikdagi elektronlar metalga o‘ta boshlaydi. Chunki, Fermi sathi (kimyoviy potensial) tutashgunga qadar izolyatorda metaldagiga nisbatan yuqori. Elektronlarning o‘tish davomiyligi Fermi sathi tenglashgungacha ya‘ni, hosil bo‘layotgan ikki qatlamni elektr maydoni diffuzion tokni kompensatsiya qilgunga qadar davom etadi (diffuzion tok elektronlar konsentratsiyasi gradiyenti evaziga yuzaga keladi). Bu holda potensial to‘siqni yuzaga kelishi tutashuv sohasida manfiy zaryadlar va d qalinlikda taqsimlangan ionlashgan donorlar musbat zaryadi tufayli bo‘ladi. 1 2 2 2 m s d N e Bu yerda e- elektron zaryadi, N- ionlashgan donorlar konsentratsiyasi, - moddaning dielektrik doimiysi. Maydon V qo‘yilganda m s e V tok zichligi to‗siq orqali to‘g‘ri yo‘nalishda quyidagiga teng. 0 ex p ex p m s eV j j kT kT Teskari yo‘nalishda oqayotgan tok juda kam va qo‘yilgan kuchlanishga bog‘liq emas (eV kattalik manfiy va eV kT ) 0 exp m s tes j j kT Shunday qilib, m s bo‘lganda faqat bir tomonlama o‘tkazuvchanlik bo‘lib, tok zichligi qo‘yilgan kuchlanishga eksponensial bog‘langan. 184 5.8-rasmda ((v) va (g)) metal chiqish ishi dielektriknikidan kam bo‘lgandagi tutashuv keltirilgan. Tutashuv hosil qilinganda metal va dielektrik orasida to‘siq yuzaga kelmaydi. Aksincha, bu holda dielektrikni tutashuvga yaqin sohasida elektronlar ―to‘planadigan‖ qandaydir ―idishi‖ hosil bo‘lib, undan elektronlar dielektrik hajmiga ham kirishi mumkin. Bunday tutashuv omik tutashuv deyiladi. Chunki, u to‘grilashga olib kelmaydi va tutashuvdan o‘tgan tok qo‘yilgan kuchlanishni katta qiymatlarida Om qonuniga bo‘ysunadi. Xususiy holda metal va dielektrik chiqish ishlari mos kelib qolsa, neytral tutashuv bo‘ladi va u tok yetarlicha kam zichliklarda omik xarakterga ega bo‘lishi mumkin. Dielektrikda sirtiy holatlarni bo‘lishi metal bilan tutashuvga kelgunga qadar ham sirtiy to‘siq hosil bo‘lishiga olib keladi. Bu holda tutashuv to‘siq deyarli foydalinalayotgan metalni chiqish ishiga bog‘liq bo‘lmaydi. Ko‘plab bunday tutashuvlarni noomik xususiyati tashuvchilar konsentratsiyasini hajmdagi muvozanat holdagi konsentratsiyasidan chetlashishi bilan bog‘liq. Omik tutashuv holida metal tashqi katod vazifasini bajaradi. Ya‘ni undan chiqqan elektronlar izolyator hajmidagi zaryadni to‘ldirib turadi va yetarlicha katta maydonlarda katodni bevosita yaqinida tashuvchilar dielektrikni o‘tkazuvchanlik zonasiga injeksiyala- nadi. Natijada fazoviy zaryad bilan cheklangan tok yuzaga keladi va uning qiymati dielektrikda yopishib qoladigan sathlar bo‘lma- ganda namuna o‘lchami L ga va qo‘yilgan kuchlanish V ga quyidagicha bog‘langan. , bu yerda tashuvchilarni dielektrikning o‘tkazuvchanlik zonasida dreyf harakatchanligi. Shunday qilib, omik kontakt holida volt-amper xarakteristikani chiziqligi va elektrodlar orasidagi masofaga bog‘liq emasligi kichik tashqi kuchlanishlarda kuza-tiladi, yetarlicha katta maydonlarda esa yuqorida ko‘rsatilgani kabi aniqlanadi. 185 Faqat neytral tutashuvlarda, tutashuvdagi tashuvchilar kon- sentratsiyasi hajmdagiga teng bo‘lganda VAXning omik xarakterini kuchlanishni katta oraliqlarida ta‘minlaydi. To‘ldiruvchi zarralari orasidagi masofa kichik bo‘lganda ( 3 ) nm ular orasida bevosita tutashuv bo‘lmaganda zaryad tashish elektronlarni zarralarni ajratuvchi to‘siqdan o‘tishi evaziga bo‘ladi. Tunnellanish ehtimoli masofaga eksponensial bog‘lan- gan, zaryad tashish zarrachalar orasidagi masofa minimal bo‘lgan sohalar bilan aniqlanadi. Potensiallar farqi kattaligi issiqlik fluktuatsiyasi ta‘siriga kuchli berilgan bo‘ladi, shuning uchun zaryad tashish zarrachalar orasidagi masofada indutsirlangan katta kuchlanish fluktuatsiyasi evaziga tunnellanish bilan aniqlanadi. Bu holda KM elektr o‘tkazuvchanligi haroratga quyidagicha bog‘langan: * * 1 1 0 0 ex p T T T T Bu yerda T 0 –fluktuatsiya tufayli tunnellashuv o‘zini ko‘rsata boshlaydigan harorat deb qa‘bul qilish mumkin, * - 0 dan 1 gacha qiymat oladigan parametr, * –chegara nuqtalarda 1 0 va 0 1 qiymatlar oladigan funksiya. Ushlab turilgan kenglikda va doimiy haroratda maydonni ortishi tunnel o‘tishda fluktuatsion tunnellanish ehtimolligini kamayishiga olib keladi. * =0 shart toza fluktuatsion tunnella- nishga mos keladi. * =1 esa, odatdagi termoaktiv tunnellanishga mos keladi. Parabolik ko‘rinishdagi to‘siq uchun o‘tkazuvchanlik: 1 0 0 ex p T T T 5.9-rasmda qurum bilan to‘ldirilgan KM xossalarini ushbu model yaxshi ifodalashi ko‘rsatilgan. |
