Электроника ва

Заряд ташувчилар ҳаракатчанлиги. Заряд ташувчиларнинг
—► ҳаракатчанлиги ]-l - бу электр майдон кучланганлиги E =1 В/см
бўлгандаги ярим ўтказгичдаги заряд ташувчиларнинг ўртача йўналтирилган тезлиги. Электронлар ҳракатчанлиги Hn доим коваклар ҳаракатчалиги
Z^zp дан юқори бўлади. Бундан ташқари зарядлар ҳаракатчанлиги ярим ўтказгич турига ҳам боғлиқ бўлади. Шундай қилиб, кремнийдаги электронлар ҳаракатчанлиги Pn =1500 см²/(В-с), германийда Pn = см²/(В-с), галлий арсенидида Pn = см²/(В-с).
Агар ярим ўтказгичда электр майдони ҳосил қилинса, у ҳолда эркин заряд ташувчилар силжиши юзага келади. Бундай силжиш дрейф ҳаракати —^— деб аталади. Дрейф тезлиги ^др электр майдон кучланганлиги E га пропорционал бўлади ^—
^др № ' Е (1.2)
Электрон ва коваклар дрейф токининг натижавий зичлиги



= q \nPn + ppp ^)e.

(1.3)


Диффузия коэффициенти. Ярим ўтказгичда электр токи ҳосил бўлишига фақат электр майдони эмас, балки ҳаракатчан заряд ташувчилар градиенти ҳам сабаб бўлади. Ярим ўтказгич ҳажмида тенг тақсимланмаган эркин заряд ташувчилар ҳаракатининг йўналиши диффузия ҳаракати деб аталади.
Электрон ва ковак диффузия токларининг зичлиги қуйидагига тенг






—►
jihlllll ^— q^Dn

( dn 1;
V dx )

^—
j рДИФ

- qDp

(1.4)

и Dp - мос равишда электрон dp/dx - мос равишда электрон

Dn —

* D_n

^— Фт Dn,;

Dp —

( ^kT 1
V q )

* Dp

(1.5)


бу ерда q - электрон (ковак) заряди, D_n ва ковак диффузия коэффициентлари, dn/dx и ва ковак концентрация грандиентлари.
Дрейф ва диффузия ҳаракати параметрлари ўзаро Эйнштейн нисбати билан боғланган

4. 
   ифодадаги пропорционаллик коэффициентлари ⁽P_T — kT / q
   

потенциал ўлчам бирлигига тенг (вольт) ва иссиқлик потенциали деб аталади. Хона температурасида (Т=300 К) ф_т = 0,026 В = 26мВ.
Яшаш вақти Т . Заряд ташувчининг яшаш вақти деганда унинг генерациясидан рекомбинациясигача бўлган вақт тушунилади. Ярим ўтказгичнинг бу параметри ярим ўтказгичли асбобларни (биполяр транзисторлардаги база кенглиги, майдоний транзисторларда канал узунлиги) конструкциялашда катта аҳамиятга эга. Яшаш вақтида заряд ташувчининг диффузия ҳаракати натижасида диффузия узунлиги деб аталувчи, ўртача масофаси маълум L га тенг бўлган масофани босиб ўтади.
Назорат саволлари

1. 
   Ярим ўтказгичларни ўзига хос хусусиятларини айтиб беринг.
   
2. 
   Ярим ўтказгич зона диаграммасини изоҳлаб беринг.
   
3. 
   Эркин заряд ташувчи (ЭЗТ) деганда нимани тушунасиз ?
   
4. 
   Валент зонадаги электронларнинг ҳаракати қандай ифодаланади ? Электрон ва ковак ўтказувчанликка таъриф беринг.
   
5. 
   Хусусий электр ўтказувчанлик нима ? Хусусий ярим ўтказгичдаги ЭЗТ концентрацияси.
   
6. 
   Ярим ўтказгич характеристикасига қандай киритмалар таъсир кўрсатади ?
   
7. 
   Донор ва акцептор киритмалари нима ?
   
8. 
   Электрон ва ковак ярим ўтказгичларга таъриф беринг.
   
9. 
   Қандай ЭЗТ- асосий ва қайсилари - асосий бўлмаган деб аталади?
   
10. 
    Температура ўзгарганда ярим ўтказгичдаги ЭЗТ концентрацияси нима сабабли ва қандай ўзгаришини тушунтириб беринг.
    

II БОБ. ЭЛЕКТРОН - КОВАК ЎТИШ
(р-n ўтиш)

1. 
   Р -n ўтишнинг ҳосил бўлиши
   

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 - соҳаларининг ажралиш чегарасида ҳажмий заряд қатлами ҳосил бўлади, бу соҳалар чегарасида ички электр майдони юзага келади ва бу қатлам электрон - ковак ўтиш ёки р-n ўтиш деб аталади. Кўп сонли ярим ўтказгичли асбоблар ва интеграл микросхемаларнинг ишлаш принципи р-n ўтиш хоссаларига асосланган.
Р-n ўтиш ҳосил бўлиш механизмини кўриб чиқамиз. Соддалик учун, n -соҳадаги электронлар ва р - соҳадаги коваклар сонини тенг оламиз. Бундан ташқари, ҳар бир соҳада унча катта бўлмаган асосий бўлмаган заряд ташувчилар миқдори мавжуд. Хона температурасида р-турдаги ярим ўтказгичда акцептор манфий ионларининг концентрацияси N_a коваклар концентрацияси р_р га, n -турдаги ярим ўтказгичда донор мусбат ионларининг концентрацияси Nd электронлар концентрацияси nn га тенг бўлади. Демак, р- ва n-соҳалар ўртасида электронлар ва коваклар концентрациясида сезиларли фарқ мавжудлиги туфайли, бу соҳалар бирлаштирилганда электронларнинг р -соҳага, ковакларнинг эса n-соҳага диффузияси бошланади.
Диффузия натижасида n- соҳа чегарасида электронлар концентрацияси мусбат донор ионлари концентрациясидан кам бўлади ва бу соҳа мусбат зарядлана бошлайди. Бир вақтнинг ўзида р-соҳа чегарасидаги коваклар концентрацияси камайиб боради ва у акцептор киритмаси билан компенсацияланган ион зарядлари ҳисобига манфий зарядлана бошлайди (2.1 -расм). Мусбат ва манфий ишорали айланалар мос равишда донор ва акцептор ионларини тасвирлайди.
Ҳосил бўлган икки ҳажмий заряд қатлами р-n ўтиш деб аталади. Бу қатлам ҳаракатчан заряд ташувчилар билан камбағаллаштирилган. Шунинг учун унинг солиштирма қаршилиги р- ва n-соҳа қаршиликларига нисбатан жуда катта. Баъзи адабиётларда бу қатлам камбағаллашган ёки i - соҳа деб аталади.
Ҳажмий зарядлар турли ишораларга эга бўладилар ва р-n ўтишда —►
кучланганлиги E га тенг бўлган электр майдон ҳосил қиладилар. Асосий заряд ташувчилар учун бу майдон тормозловчи бўлиб таъсир кўрсатади ва уларни р-n ўтиш бўйлаб эркин ҳаракат қилишларига қаршилик кўрсатади. 2.1 б-расмда ўтиш юзасига перпендикуляр бўлган, Х ўқи бўйлаб потенциал ўзгариши кўрсатилган. Бу вақтда ноль потенциал сифатида чегаравий соҳа потенциали қабул қилинган.

2.1 - расм.



Расмдан кўриниб турибдики, р-n ўтишда вольтларда ифодаланадиган контакт потенциаллар фарқига UK = Vn -
p тенг бўлган потенциал тўсиқ юзага келади. UK катталиги дастлабки ярим ўтказгич материал таъқиқланган зона кенглиги ва киритма концентрациясига боғлиқ бўлади. р-n ўтиш контакт потенциаллар фарқи: германий учун U_K « 0,35 В, кремний учун эса = 0,7 В.
Р-n ўтиш кенглиги 10 U~U_K га пропорционал бўлади ва мкмнинг ўнлик ёки бирлик қисмларини ташкил этади. Тор р-n ўтиш ҳосил қилиш учун катта киритма концентарцияси киритилади, l0 ни катталаштириш учун эса кичик киритмалар концентрацияси қўлланилади.
UR