Mavzu: O‘tish va uning xususiyatlari. Nazariy mashg‘ulot rejasi

Mavzu: O‘tish va uning xususiyatlari.


Nazariy mashg‘ulot rejasi:

1. 
   Elektron teshikcha o‘tish tushunchasi.
   
2. 
   Kuchlanishni to‘g‘ri va teskari P-N o‘tishini ulash.
   

Fizikada, kimyoda va elektron muhandislikda elektron tuynuk (ko'pincha oddiygina teshik deb ataladi) atom yoki atom panjarasida mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan holatda elektronning etishmasligi.

Metall yoki yarimo'tkazgichli kristall panjaradagi teshiklar elektronlar kabi panjara bo'ylab harakatlanishi va musbat zaryadlangan zarrachalar kabi harakat qilishi mumkin. Ular tranzistorlar, diodlar va integral mikrosxemalar kabi yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlashida muhim rol o'ynaydi. Agar elektron yuqoriroq holatga qo'zg'atilgan bo'lsa, u eski holatda teshik qoldiradi. Bu ma'no Auger elektron spektroskopiyasida (va boshqa rentgen texnikasida), hisoblash kimyosida va kristallardagi (metallar, yarimo'tkazgichlar) past elektron-elektron tarqalish tezligini tushuntirish uchun ishlatiladi. Garchi ular elementar zarralar kabi harakat qilsalar ham, teshiklar aslida zarrachalar emas, balki kvazizarralardir; ular elektronning antizarrasi bo'lgan pozitrondan farq qiladi.
Kristallarda elektron tarmoqli strukturasini hisoblash elektronlar uchun samarali massaga olib keladi, bu odatda tarmoqli tepasida salbiy bo'ladi. Salbiy massa noaniq tushunchadir va bu holatlarda musbat massaga ega bo'lgan musbat zaryadni ko'rib chiqish orqali ko'proq tanish rasm topiladi.
Qattiq jismlar fizikasida elektron tuynuk (odatda oddiygina teshik deb ataladi) to'liq valentlik zonasidan elektronning yo'qligidir. Teshik, aslida, elektronlarning kichik bir qismi etishmayotgan kristall panjaraning deyarli to'liq valentlik zonasidagi elektronlarning o'zaro ta'sirini kontseptsiyalashning bir usuli. Qaysidir ma'noda, yarimo'tkazgichli kristall panjara ichidagi teshikning harakati to'liq shisha suvdagi qabariq bilan solishtirish mumkin.
Ba'zi yarim o'tkazgichlarda, masalan, kremniyda, teshikning samarali massasi yo'nalishga (anizotropik) bog'liq, ammo ba'zi makroskopik hisoblar uchun barcha yo'nalishlar bo'yicha o'rtacha qiymatdan foydalanish mumkin.
Ko'pgina yarim o'tkazgichlarda teshikning samarali massasi elektronnikidan ancha katta. Bu elektr maydoni ta'sirida teshiklarning harakatchanligini pasaytiradi va bu yarimo'tkazgichdan yasalgan elektron qurilma tezligini sekinlashtirishi mumkin. Bu, iloji bo'lsa, teshiklarda emas, balki yarim o'tkazgich qurilmalarida elektronlarni asosiy zaryad tashuvchi sifatida qabul qilishning asosiy sabablaridan biridir.
Agar p-n o‘tishga tashqi kuchlanish manbai U ulansa, u holda muvozanat sharti buziladi va tok oqib o‘ta boshlaydi. Agar kuchlanish manbaining musbat qutbi p-turdagi sohaga, manfiy qutbi esa n-turdagi sohaga ulansa, bunday ulanish to‘g‘ri ulanish deb ataladi.

Kuchlanish manbaining elektr maydoni kontakt maydon tomonga yo‘nalgan bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tishdagi natijaviy maydon kuchlanganligi kamayadi.
Maydon kuchlanganligining kamayishi potentsial to‘siq balandligini kuchlanish manbai qiymatiga kamayishiga olib keladi: UK = U0. Bu vaqtda p-n o‘tish kengligini ham kamayishini ko‘rish mushkul emas.
Potensial to‘siq balandligining kamayishi shunga olib keladiki, p-n o‘tish orqali harakatlanayotgan asosiy zaryad tashuvchilarni soni ham ortadi, ya’ni diffuziya toki ortadi. Har bir sohada ortiqcha asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi yuzaga keladi – n-sohada kovaklar, p-sohada elektronlar. Biror yarim o‘tkazgich sohasiga asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni siqib kiritish jarayoni injektsiya deb ataladi.
Kuchlanish o‘zgarishi bilan diffuziya tokining o‘zgarishi eksponentsial qonun asosida ro‘y beradi.
To‘g‘ri kuchlanish berilganda potentsial to‘siq balandligiga teskari tok ta’sir ko‘rsatmaydi, chunki bu tok faqat p-n o‘tish orqali birlik vaqt ichida tartibsiz issiqlik harakati tufayli olib o‘tilayotgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning soni bilan belgilanadi. Diffuziya va dreyf toklari bir-biriga nisbatan qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘ladi, shu sababli p-n o‘tish orqali oqib o‘tayotgan natijaviy (to‘g‘ri) tok dan kelib chiqqan holda

Teskari ulanishda kontaktlashuvchi yarim o‘tkazgichlardan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar chiqarib olinadi (ekstraktsiya). Shu sababli teskari tok ekstraktsiya toki deb ataladi.