Elektronika va asbobsozlik” kafedrasi «Elektronikaning fizik asoslari»

Nazorat uchun savollar.
1. Yashash davri deb nimaga aytiladi?
2. Generatsiya nima?
3. O’rtacha yashash vaqtlari deganda nimalarni tushunasiz?

13-MAVZU: Rekombinatsiya tezligi. Zonalararo rekombinatsiya
REJA:
1. Rekombinatsiya tezligi.
2. Zonalararo rekombinatsiya.
Tayanch so‘z va iboralar: rekombinatsiya, tezlik, teshik, konsentratsiya, sirtiy rekombinatsiya, rekombinatsiya mexanizmlari, zonalararo rekombinatsiya.
Tashqi energetik ta’sir natijasida yarim o‘tkazgichlarda elektron teshik jufti, xarakatchan elektron va musbat ion xarakatchan teshik va manfiy ion generatsiyalanishi mumkin. Lekin tashqi ta’sir davom etib turishiga qaramay, zaryad tashuvchilarning konsentratsiyasi cheksiz o‘sa olmaydi. Yarim o‘tkazgichlardagi zaryad tashuvchilar berilgan sharoitda, ma’lum yashash davriga ega bo‘lib, shu vaqt o‘tgandan so‘ngra ular ionlar ustiga tushib qoladi. O‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar o‘zlarining ortiqcha energiyasini kristall panjaraga issiqlik sifatida berib yoki yorug‘lik sifatida chiqarib, valentlik zonasidagi teshiklar yoki donor ionlari ustiga tushib qoladi. Akseptor ionidagi ortiqcha elek­tron valentlik zonasidagi teshik ustiga tushib qolishi mumkin. Natijada xarakatchan elektron bilan xarakatchan teshik yo‘qoladi. Bunday protsesslar generatsiya protsesslariga qarama-qarshi bo‘lib, zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining kamayishiga olib keladi. Odatda, zaryad tashuvchilarning yo‘qolish protsesslari rekombinatsiya deb yuritiladi.
Zaryad tashuvchilarning rekombinatsiyalanish jarayoni quyidagichadir: elektron o’tkazuvchanlik zonasidan valent zonaga o’tib, kovak bilan qo’shiladi — oqibatda elektron- kovak jufti yo’q bo’ladi. Rekombinatsiyalanish tezligi nomuvozanatiy zaryad tashuvchilar konsentratsiyasiga bog’liq va bu jarayon konsentratsiyani kamaytirishga yo’nalgan.
Rekombinasiya mexanizmlari ikki turli belgi bo’yicha — rekombinatsiya jarayonida energiyaning qanday shaklda ajralishi bo’yicha va rekombinasiya aktiga olib keluvchi elektron utishlar turlari buyicha guruxlanadi. Elektron o’tishlar turlari bo’yicha rekombinatsiya mexanizmlari uch xil bo’ladi:
1. Zonalararo rekombinastiya.
2. Maxalliy (lokal) markazlar (xolatlar) orqali rekombinatsiya.
3. Sirtiy rekombinatsiya.
Zonalararo rekombinatsiya jarayonida elektron o’tkazuvchanlik zonasidan bevosita valent zonaga o’tadi, bunda u takiklangan zona kengligicha yoki undan ortiqroq, energiyani qandaydir tarzda uzatadi (13.1, b- rasmdagi 1- o’tish).

13.1-rasm. Rekombinatsiya mexanizmlari xollarida elektron o’tishlar: 1 — zonalararo o’tishlar. 1 a,b— zarbdan ionlanish, 2, 2a — kirishma orqali o’tishlar, 3 — kirishmalararo o’tishlar, 4 — eksitoniy rekombinatsiya.
Mahalliy (lokal) markazlar orqali kechadigan rekombinatsiyada elektron kovak bilan qo’shilishidan oldin taqiqlangan zonadagi qandaydir mahalliy markaz tomonidan tutib olinadi, keyin u valent zonaga o’tib kovak bilan rekombinatsiyalashadi (13.1, b- rasmdagi 2- o’tish ). Rekombinatsiya xodisasida ishtirok etadigan maxalliy markazlar rekombinatsiya markazlari deb ataladi. Kirishmaviy xolatlar, panjaraning o’z
nuqtaviy nuqsonlari, dislokatsiyalari va boshqalar ana shunday rekombinatsiya markazlari bo’ladi.
13.1-rasmdagi 2 va 2-a o’tishlar elektron (yoki kovak) erkin bo’lib, kovak (yoki elektron) maxalliy rekombinatsiya markazida bog’langan xolatda bo’lganida yuz beradigan elektron-kovak rekombinatsiyasini tasvirlaydi. 3-o’tish kirishmalararo rekombinasiya deb ataladi, u ikki xil — donor va akseptor kirishmalar mavjud bo’lganida amalga oshadi. 4-o’tish eksiton rekombinatsiyasi deb ataladi. O’tkazuvchanlik zonasidagi elektron kovak bilan bog’lanib, natijada eksiton xosil bo’ladi (bunda energiya ajraladi), so’ngra eksitonning elektroni va kovagi qo’shiladi — eksiton yo’qoladi (bunda E — energiya ajraladi).
Rekombinatsiya markazlari ishtirokida sodir bo’ladigan barcha rekombinatsiya jarayonlari bilan bir vaqtda o’sha markazlar tutib olgan zaryad tashuvchilarning (issiqlik harakati tufayli) yana tegishli ruxsat etilgan zonaga o’tishi jarayoni (termik generatsiyalash jarayoni) xam yuz berib turadi. Agar maxalliy markaz tutib olgan zaryad tashuvchi boshqa ishorali zaryad tashuvchi bilan rekombinatsiyalashmasa va ma'lum vaqtdan so’ng yana tegishli ruxsat etilgan zonaga (issiqlik harakati xisobiga) o’tib olsa, bunday markazni yopishish markazi yoki tuzoq deyiladi. Bunda shu markazdan zaryad tashuvchini termik generatsiyalash extimolligi uning rekombinatsiyalanish extimolligidan katta bo’ladi. Sayoz energiya satxlariga ega bo’lgan maxalliy markazlar ko’pincha yopishish markazlari vazifasini bajaradi, chunki ular yuqoridagi shartni qanoatlantiradi. Ammo kichik rekombinatsion kesimga ega bo’lgan chuqur satxlar ham yopishish markazlari bo’la oladi.
Markaz tutib olgan zaryad tashuvchining issiqlik harakati tufayli ruxsat etilgan zonaga o’tish extimolligi rekombinatsiyalanish extimolligiga teng bo’lgan va satxlar elektronlar va kovaklar uchun demarkatsion satxlar deyiladi. demarkatsion satxdan yuqorida va dan pastda joylashadigan barcha satxlar, mos ravishda, elektronlar va kovaklar uchun yopishish satxlari vazifasini, va orasidagi satxlar esa ko’pincha rekombinatsion satxlar vazifasini o’taydi (13.2- rasm). Bu bo’linish nisbiydir, chunki chuqur satxlar mavjud bo’lganida rekombinatsiya sayoz satxlar orqali boradi, ammo uning tezligi kichik, zaryad tashuvchilarning yashash vaqti katta bo’ladi.
Rekombinatsion satxlar bilan bir qatorda yopishish satxlarining mavjud bo’lishi zaryad tashuvchilar o’rtacha yashash vaqtini oshiradi.