O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi m. M. Nishonova elektronikaning fizik asoslari o‘quv qo

2.8. Asosiy bo‘lmagan tashuvchilarning yashash davri

Zaryad tashuvchilarning generatsiyalangan vaqtdan tok rekombinatsiyalangungacha o‘tgan vaqtni zaryadlarning yashash davri deb yuritiladi.
Molekulyar fizika darsliklarida molekulaning o‘rtacha erkin yugurish vaqtini ta’riflaganda:
(2.35)
ifodadan foydalaniladi, bunda, — molekula issiqlik harakatining o‘rtacha tezligi, — uning ko‘ndalang kesimi, — radiusi, — molekulalar konsentratsiyasi (Loshmidt soni).Shunga o‘xshash, sochilish nazariyasida va rekombinatsiya nazariyasida bu jarayonlarning xarakterli vaqtini aniqlashda sochilish (to‘qnashish) hamda tutilish ko‘ndalang kesimi tushunchalari kiritiladi. Molekulalarning bevosita tegishish ko‘rinishidagi to‘qnashishlari holida ko‘ndalang kesim molekulaning geometrik kesimidan iborat bo‘ladi. Biroq, zaryadlangan zarralarning zaryadlangan zarralar bilan, kristall panjaraning turli nuqsonlari bilan tuknashish hollari uchun kiritiladigan ko‘ndalang kesimlar to‘nashish (tutilish ) markazlarining geometrik ko‘ndalang kesimini ifodalamaydi, balki bu kesimlar zaryad tashuvchilarning mazkur to‘qnashish, tutilish markazlari bilan o‘zaro ta'sirini xarakterlaydigan va umuman bir necha omillarga bog’liq bo‘lgan effektiv fizikaviy kattaliklardir. Masalan, elektronning panjaraning zaryadli nuqsoni bilan o‘zaro ta'siri nuqsonning o‘z radiusidan ancha uzoq masofalarda boshlanadi, bu holda effektiv ko‘ndalang kesimni o‘zaro ta’sir sferasi radiusi aniqlanadiki, u nuqsonning (sochilish yoki tutilish markazlarining) geometrik kesimidan ko‘p marta ortiqdir.
Endi rekombinatsiya jarayonida foydalaniladigan «to‘tish kesimi» tushunchasi bilan tanishamiz. Nomuvozanatiy zaryad tashuvchi, masalan, elektron kristall panjarada harakatlanayotib muayyan ehtimollik bilan kovakka duch kelib qolishi va unda tutilishi mumkin. Umumiy holda yarim o‘tkazgichda kovaklarning (elektronni tutib oladigan markazlarning) bir necha tipi mavjud bo‘la oladi: valent zonadagi erkin kovaklar, turli kirishmalarning energetik satxlari, panjara nuqsonlari satxlarida o‘rinlashgan kovaklar va h.z.
Elektronning kovak bilan har bir uchrashuvi ushlanish bilan yakunlanadi deb hisoblaymiz. Elektronning mazkur k tipdagi kovaklar bilan birlik vaktda uchrashishlar soni shu kovaklar konsentratsiyasi ga va elektronning o‘rtacha nisbiy tezligi ga proporsionaldir:
(2.36)
bu yerda, — elektronni k tipdagi kovak tutib olishi effektiv kesimi. Elektronning kovaklar bilan ikki ketma-ket duch kelishi orasida o‘tgan o‘rtacha vaqt
= =1/ (2.37)
Bo‘ladi, uni mazkur holda nomuvozanatiy elektronning o‘rtacha yashash vaqti deyiladi. (2.35) va (2.37) ifodalarni taqqoslab, ular shaklan o‘xshash ekanligini ko‘ramiz. (2.37) ifodani kovaklarning ko‘p turlari mavjud bo‘lgan hol uchun umumlashtirish mumkin. Bu holda elektronning barcha turlardagi kovaklar bilan birlik vaqtda uchrashishlari soni:
(2.38)

(2.39)
ni quyidagicha ifodalasa ham bo‘ladi:
= (2.40)
Yuqoridagi mulohazalarni valent zonadagi erkin kovakning elektron to‘ldirgan markaz tomonidan tutilishi holi uchun ham takrorlash mumkin. Bunday markazlarning bir necha turlari mavjud.
(2.37) va (2.39) ifodalarga uxshash, kovakning bir turdagi markazda tutilishigacha bo‘lgan o‘rtacha yashash vaqti:
(2.41)
bir necha turdagi markazlarda tutilishigacha bo‘lgan o‘rtacha yashash vaqti:
(2.42)
= (2.43)
Muhimi shundaki, va yashash vaqtlari to‘tish markazlarining va konsentratsiyalariga, ularning kesimlariga bog’liq bo‘ladi. Shu sababga ko‘ra, ular yarim o‘tkazgich moddaning xossalarini ifodalaydi, lekin tashqi ta’sir (harorat, yorug’lik intensivligi va h.z.) o‘zgaruvchan bo‘lgan holda va lar ham o‘zgarib turishi mumkin.
Yarim o‘tkazgichlarda nomuvozanatiy zaryad tashuvchilarning yashash vaqti yarim o‘tkazgichlar elektronikasida ishlatiladigan moddalarning (materiallarning) muhim xarakteristikasidir. Nomuvozanatiy zaryad tashuvchilarning yashash vaqti ma'nosini quyidagicha tushunish mumkin yuqorida ko‘rganimizdek, generatsiyalash tezligi (ya’ni birlik hajmda birlik vaqtda yorug’lik hosil qiladigan elektron-kovak juftlari soni) ifodasi quyidagi formuladir.
(2.44)