Муаллифлар: Абдурахманов. П., физика-математика фанлари доктори, профессор, Эгамов У., физика-математика фанлари

251 - расм. Иккита ажратилган металлнинг энергетик
диаграммалари


Термоэлектрон эмиссия оркали электронлар билан эффектив алмашиш мумкин булган ёки тугридан - тугри бир - бирига электронлар утиши мумкин булган d - масофага металларни бир - бирига якинлаштирамиз.
Контакт урнатилгандан сунг бошлангич моментда, (М ва М₂) - химиявий потенциаллар дар хил баландликда булгани учун иккинчи металл электрон гази биринчи металл электрон гази билан мувозанатда булмайди (252 - расм).


гн
Uh
f-q


г-1
х


г
V(po=qVk' \Х1 [12


u=o


t






252 -расм.Металл - металл контактининг энергетик диаграммаси


Ферми сатдлари фарки (М - М₂) мавжудлиги иккинчи металлдан биринчисига имтиёзли электрон утиши досил булишига олиб келади. Бу долда биринчи металл манфий, иккинчиси эса мусбат зарядланади.


440




Бу зарядларнинг хосил булиши уз навбатида металлар энергетик сатхларини силжишига олиб келади: манфий зарядланган 1 - утказгичда барча сатхлар олдинги холатга нисбатан юкорига кутарилади,

2. 
   - металлда эса пастга тушади. Бу жараённи осон тасаввур этиш мумкин: зарядланмаган металлдаги ноль сатхдан манфий зарядланган
   

металлнинг ноль сатхига электронни утказиш учун qV_x га тенг иш сарфлаш керак. Бу бажарилган иш электрон потенциал энергиясининг ортишига олиб келади. Худди шу сабабга кура, мусбат зарядланган металлнинг ноль сатхи зарядланмаган металлнинг ноль сатхидан пастга тушади.
Аста - секин 1 - металлнинг кутарилаётган М химиявий
потенциал сатхи ва 2 - металлнинг пасаётган №2 - химиявий потенциали сатхи бир баландликка тугри келганда 2 - металлдан 1 -металлга электронларнинг имтиёзли утиши йуколаборади ва иккала металлар орасида мувозанат холати вужудга келади. Бу холатда металларнинг ноль сатхлари орасида V_k - контакт потенциаллар фарки пайдо булади:

• 
  _ ⁽%1 ^- %2⁾
  

^Vk _ _q , (139.1)
Бу потенциаллар фарки ташци контакт потенциаллар фарци деб аталади, у металларнинг чикиш ишларини фаркига тугри пропорционалдир. Чикиш иши кам булган металл электронлари чикиш иши катта булган металлга утабошлайдилар.
Металларнинг химиявий потенциаллари сатхлари тенглашиши билан 1 - ва 2 - металлардаги электронлар кинетик энергиялари бир хил
булмайди (E_f2 > E_{f 1}).
Металларни тугридан - тугри туташишида 2 - металлдан 1 -металлга электронларнинг йуналтирилган диффузияси пайдо булади,
бу холда ^Vi ички контакт потенциаллар фарци хосил булади:
V, _ ^{(Ef2 - Ef-)} , (139.2)
Мувозанат урнатилгандан сунг металларда ток зичлиги нолга тенг булганлиги учун, Ом конунига асосан j = gE, Е - электр майдон


441




металл калинлиги буйича хар бир нуктада нолга тенг булади. Аммо металлар контакти чегарасида d - юпка катламга ички контакт потенциаллар фаркининг хдммаси жойлашган булади (253 - расм).






253 - расм. Иккита металл туташганда ички контакт потенциаллар фарцининг хосил булиши


Куш электр катламининг калинлиги буйича V - потенциал
сакрашга ухшаб узгаради. Шу катламнинг калинлигини хисоблаб
курамиз.
Куш электр катлами ясси конденсаторга ухшайди, d - унинг
калинлиги, копламаларидаги зарядни Q оркали белгиласак,
потенциаллар фарки V га тенг булади. ^опламаларнинг юзаси 1 м ,
диэлектрик сингдирувчанлиги s = 1
сигими куйидагига тенг:
ss_n


булган ясси конденсаторнинг


C =


d


бу ердан Куш


га эга буламиз.


катламнинг калинлиги панжара параметридан кичик


булмайди, яъни 3 = A , V = 1B булганда 2 - металл катламининг 1м" юзасидан 1 - металлга утадиган заряд микдори куйидагига тенг булади:


_ s₀V, 1B.8.85 • 10“¹²Фм , _а_₂„ Q = -°-^L = « 3 -10 ² Кл


d


3 -10


-10


м


442

Бу холда, сиртдаги зарядлар концентрацияси

2 19
га тенг булади. Аммо реал шароитда металлнинг 1м юзасида 10 атом бор, шунинг учун, n₁₀ = 10¹⁹м ². An ни ⁿs0 билан таккосласак,


куш электр катлами хосил булиши учун, калинлиги - 3A⁰ булган металл сиртидаги электронларнинг факат - 2% окиб утар экан.
Электрон газ концентрациясининг контакт катламида бундай сезилмайдиган узгариши бу катламнинг электр утказувчанлигини сезиларни узгартирмайди.

131. 
     - §. Металл - ярим утказгич контакти. Ёпувчи катлам
     

Металл - ярим утказгич контактини куриб чикамиз. Х_м - чикиш
ишига эга булган М - металл, Х_п - чикиш ишига эга булган п - типли ярим утказгич билан контактда булсин (254 - расм).


254 - расм. Металл - ярим утказгич контактида ёпувчи
цатламнинг хосил булиши
Агар Х_м > Х_п булса, у холда ярим утказгичдан металлга, /л_м ва ju_n - химиявий потенциаллар тенглашмагунча, электронлар окиб утади, ундан сунг металл ва ярим утказгич орасида мувозанат холати урнатилади. Металл ва ярим утказгичлар чегарасида V_k - контакт потенциаллар фарки хосил булади, унинг киймати хам тахминан - 3 B атрофида булади.






443




Бу потенциаллар фарки хосил булиши учун металл - металл
контактига ухшаш ярим утказгичдан металлга - 10¹⁷ электронлар окиб утиши керак. Ярим утказгич кристалл панжараси параметри - 5 A⁰ га
тенг, ундаги электрон газ концентрацияси n = 10²¹ м ³ га тенг. Ярим
14 3
утказгич сиртидаги концентрация n_s -10 м^- электронларни ташкил
17 _-3
этади. Шунинг учун An ~ 10 м электронларни етказиб бериш учун

10. 
    та ярим утказгичнинг атом катламлари электронлардан холи булиши керак.
    

Шундай килиб, металл - ярим утказгич контактида контакт
потенциаллар фарки d - 5 -10³ A⁰ = 5 -10 ⁷ м калинликни эгаллайди. Бу катламда колган ионлашган киришмалар атомлари кузгалмас хажмий мусбат зарядларни хосил килади. 5 -10 ⁷ м калинликдаги катлам деярли эркин электронларга эга булмагани учун унинг калинлиги электронларнинг эркин югуриш йулидан сезиларли катта булади, шу сабабли, жуда катта каршиликка эга булади. Бу катлам ёпувчи цатлам деб аталади.