Ma’ruza. Mavzu: yarim o‘tkazgichli qurilmalar reja yarim o‘tkazgichli diodlar va tranzistorlar

Elektrik o‘tishlar. Yarim o‘tkazgichlarda turli fizikaviy xususiyat- larga ega bo‘lgan qatlamlarning oralig‘i elektr o‘tishlar deb ataladi. Bunda o‘tishlar quyidagicha bo‘lishi mumkin:

r-n o‘tish, kovak o‘tkazuvchanlik va elektron o‘tkazuvchanliklar orasida;

metallar va yarim o‘tkazgichlar orasidagi o‘tishlar (metall-r tip, yoki metal- n tip;

bir xil turdagi o‘tkazuvchanlikning ichida, turli konsentratsiyali sohalar orasidagi o‘tish;

taqiqlangan zonasi kengligi turlicha bo‘lgan ikkita yarim o‘tkazgichlar orasidagi o‘tishlar (bu o‘tish geteroo‘tishlar deb nomlangan).

r-n o‘tish. Aksariyat yarim o‘tkazgichli qurilmalarning (diodlar, tranzistorlar, tiristorlar va hokazo) ishlashi turli xil o‘tkazuvchanlikka ega yarim o‘tkazgichlar, yoki yarim o‘tkazgich bilan metallar orasidagi elektr o‘tishlarga asoslangan. Shunday elektr o‘tishlardan biri r-n o‘tishdir. r va n tip o‘tkazuvchanlikka ega 2 ta yarim o‘tkazgich kristallarini birlashtirishdan r-n o‘tish hosil bo‘ladi. O‘tishlar simmetrik va nosimmetrik turlarga bo‘linadi. r va n sohalarda elektronlar va kovaklar konsentratsiyalari teng bo‘lsa simmetrik o‘tish, aksincha bo‘lsa nosimmetrik o‘tish bo‘ladi. Amalda asosan nosimmetrik o‘tishlar uchraydi. Bunda r va n sohalardagi konsentratsiyalar bir-biridan 1000 martagacha farq qilishi mumkin.

• 
  va n o‘tkazuvchanlikdan iborat ikkita kristallni birlashtirishdan (kontaktidan) hosil bo‘lgan r- n o‘tish sohasidagi (chegaradagi) fizikaviy jarayonlar muhim amaliy ahamiyat kasb etadi.
  

r		n		r		n
	a				b

9-rasm. Tashqi maydon tasirida o‘tishlardagi zaryad tashuvchilar xolati.

a-tashqi elektr maydoni teskari ulangan; b- tashqi elektr maydon to‘g‘ri ulangan.

Diffuziya natijasida r sohadan ma’lum miqdordagi kovaklar n sohaga o‘tadi, aksincha n sohadagi ayrim erkin elektronlar esa r sohaga o‘tadi. Natijada zaryadlarning o‘zaro kompensatsiyasi-rekombinatsiya oqibatida, o‘tish sohasida asosiy zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi, ya’ni o‘tkazuvchanligi kam bo‘lgan yupqa qatlam yuzaga keladi. Bu qatlam r va n sohalarni ajratib potensial to‘siq hosil qiladi. Bu potensial to‘siqning kengligi kremniy kristalida Ye_o‘tish=0,4-0,5 V ni, germaniy kristalida esa Ye_o‘tish =0,25-0,3 V ni tashkil qiladi.

Agar r- n kontaktlarga tashqi elektr maydonini ulasak potensial to‘siq o‘zgaradi. 9- a rasmda ko‘rsatilganidek, manbaning musbat qutbini n sohaga, manfiy qutbini r sohaga ulasak, manbaning Ye_tashqi potensiali to‘siqning Ye_o‘tish potensiali bilan qo‘shilishi natijasida to‘siq yanada kengayadi Ye_o‘tish+ Ye_tashqi. Natijada r-n o‘tish orqali manbaning toki o‘ta olmaydi, chunki asosiy zaryad tashuvchilarning energiyasi potensial to‘siqdan o‘tish uchun yetarli bo‘lmaydi. Yoki boshqacha qilib aytsak, potensial to‘siq hosil qiluvchi yupqa qatlamning o‘tkazuvchanligi kamayib ketadi deyish mumkin. Agar manba qutblarini aksincha ulasak, 9-b rasm, potensial to‘siq kichiklashadi, r-n o‘tish orqali asosiy zaryad tashuvchilarning o‘tishi osonlashadi, chunki manbaning potensiali va to‘siqning potensiali qarama-qarshi bo‘lib natijaviy maydon Ye_o‘tish-Ye_tashqi kamayadi. Natijada asosiy zaryad tashuvchilarning to‘siqdan o‘tishi osonlashadi, yoki to‘siqning qarshiligi kamayadi deyish mumkin. Bu r-n o‘tishning elektr tokini bir tomonlama o‘tkazish ―ventil‖ xususiyati deb yuritiladi va amalda juda katta ahamiyatga ega.

2.