Yarimo’tkazgichlarning yana bir muhim xususiyati ular elektrik o’tkazuvchanligining temperaturaga o’ta sezgirligidir

Xususiy fotoo’tkazuvchanlik

Tushayotgan nurlanish yarimo’tkazgich namunasi qalinligi bo’ylab notekis yutilayotgan va sirt rekombinatsiyasi mavjud bo’lgan holni qarab chiqaylik.

Kengligi, qalinligi va uzunligi bo’lgan to’g’ri to’rtburchakli plastinadan iborat yarimo’tkazgichning sirti energiyali fotonlar oqimidan iborat yorug’lik bilan u o’qi qalinlik koordinatasi bo’ylab yoritilayotgan bo’lsin. Yarimo’tkazgich namunasi yetarlicha uzun bo’lsin, bu holda yon sirtlardagi rekombinatsiyani nazarga olmaslik mumkin. Binobarin, optik generatsiya sur’ati (tezligi) qalinlik koordinatasi u ga bog’liq, ya’ni
(1)

bunda nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar taqsimotini aniqlash masalasi bir o’lchovli masaladir.

Namunadagi tashqi va ichki maydonlar shunchalik kichikki, ular nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi taqsimotiga ta’sir

2-rasm. Xususiy fotoo’tkazuvchanlikni xisoblashga oid chizma.

ko’rsatmaydi, deb faraz qilaylik hamda, x o’qi yo’nalishida tashqi elektr maydon hosil qilaylik. Statsionar holatda tok zichligining x o’qi bo’ylab tashkil etuvchisi:

namunadan o’tayotgan to’la tok esa

(2)
(3)

bunda — tashqi kuchlanish, namunaning qorong’ulikdagi o’tkazuvchanligi, ∆S—o’tkazuvchanlikning yoritilish tufayli o’zgarishi. nisbat u ga
(4)

bog’liq emas deb hisoblasak, bundagi ∆r — birlik sirtga to’g’ri kelgan nomuvozanat holatdagi kovaklarning to’la soni.

Demak, statsionar fotoo’tkazuvchanlikni aniqlash uchun nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar taqsimotini topish zarur. Diffuziya va dreyf jarayonlarini asosiy bo’lmagan zaryad tashuvchilar belgilaydi. SHuning uchun biz quyida, masalan, p- tipli yarimo’tkazgichdagi nomuvozanat holatdagi kovaklar uchun uzluksizlik tenglamasini yechib, ularning kontsentratsiyasi taksimotini topamiz. Bu tenglama statsionar holat da

(5)

ko’rinishni oladi. (5) tenglamaning umumiy yechimi quyidagicha:

(6)

yoki

(7)

va V o’zgarmas koeffitsientlar chegaraviy shartlar asosida topiladi. Agar namuna yetarlicha qalin bo’lsa, u holda yoritilayotgan sirt yaqinidagi qatlamda yorug’lik deyarli to’la yutiladi, namunaning yoritilmayotgan sirtiga yorug’lik yetib bormaydi. Bundan u=dsirtdagi kovaklar kontsentratsiyasi muvozanat holatdagi kon kontsentratsiyaga teng bo’ladi:

(8)

Bu shart bajarilishi uchun (7) ifodada V = 0 deb olinishi kerak!

Endi A ni aniklaymiz. Ma’lumki, nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar sirtda sirt holatlari orqali rekombinatsiyalanishi mumkin. Ko’rib o’tilgan formuladan sirtiy rekombinatsiya sur’ati

(9)

bo’ladi, bunda S — sirtiy rekombinatsiya tezligi. Boshqa tomondan, sirtda rekombinatsiyalanayotgan kovaklar soni yarimo’tkazgich sirtiga diffuziyalanib kelayotgan kovaklar soniga teng:

r_s  s  p( y) _y0 (10)

Bu ikkinchi chegaraviy shart asosida A ni topamiz:

A  

(1  K

)L  

L_p  1

(11)

vo

bu yerda

v p p

(J   ²L ² )(L

 L_p )

Ava V larning topilgan qiymatlarini (7) ga qo’ysak,
p

s

(12)
Bu ifoda asosida kovaklarning birlik sirtdagi to’la coninianiklaymiz:

(13)

Yuqorida ko’rganimizdek fotoo’tkazuvchanlikga proportsional, demak ifoda sirtiy rekombinatsiya tezligining fotoo’tkazuvchanlikka ta’sirini, shuningdek uning spektral xarakteristikasi tufayli ba’zi bir xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi.

Xususiy yutilish chizig’ini quyidagi ikki qismga ajratamiz:

1. 
   Kuchsiz yutilish sohasi: va qalin namunaga d>>L_p Bu holdabinobarin
   

(14)

Bu ifodadan ko’rinishicha, kuchsiz yutilish sohasida ∆G fotoo’tkazuvchanlik α ga proportsional ravishda ortadi, bo’lganda esa sirtiy rekombinatsiya fotoo’tkazuvchanlikka kam ta’sir qiladi. Demak, xususiy yutilish chegarasidan uzun to’lqinli sohada yutilish koeffitsienti kamayishi tufayli fotoo’tkazuvchanlik keskin pasayadi.

Yutilish koeffitsientining o’rtacha qiymatlari sohasi: αd >1, ammo αL_p<1 da
(15)

Ravshanki, a o’sa borishi bilan fotoo’tkazuvchanlik kamaya boradi. Sirtda rekombinatsiya bo’lmaganda fotoo’tkazuvchanlik to’yinishga, ya’ni o’zgarmas ^{qiymatga intiladi. a ning yetarlicha katta qiymatlari da:}

(16)

SHunday qilib, fotoo’tkazuvchanlik ∆Ryutilish koeffitsienti a ga bog’liq bo’lmagan, ammo fotoo’tkazuvchanlik S ga bog’liq bo’lgan o’zgarmas qiymatga asimptotik ravishda intiladi.

Demak, nisbat sirtdagi va hajmdagi rekombinatsiyalar nisbiy salmog’ini aniqlaydi. Bu nisbat qancha kichik bo’lsa, xususiy yutilish sohasida fotoo’tkazuvchanlik pasayishi shuncha kuchli bo’ladi. Binobarin, sirtiy rekombinatsiyaning mavjud bo’lishi fotoo’tkazuvchanlikning spektrga bog’liqlik chizig’ida maksimum paydo bo’lishiga olib keladi.