Электротехникалық материалтану

Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі. Меншікті

жүктеу 1,45 Mb.

Pdf просмотр

бет	29/41
Дата	31.01.2023
өлшемі	1,45 Mb.
	#41077

1 ... 25 26 27 28 29 30 31 32 ... 41

Электротехникалы материалтану

5.2 Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі. Меншікті
жартылай өткізгіштер

Меншікті жартылай өткізгіш – оның электр өткізгіштігіне әсер ететін
қосындылары жоқ жартылай өткізгіш. Жартылай өткізгіштердің тиым
салынған зонасы диэлектриктерге қарағанда енсіздеу болады, ал сондықтан
сыртқы энергетикалық әсерлік арқылы оны өтіп шығуға шама бар (5.1 - сурет).
Егер де жартылай өткізгіште ерікті электрондар жоқ болса (0
0
К кезде) оған
ынта салынған электр потенциалдардың айырмашылығы токты тудырмайды.
Егер де тию зонадан электрондарды асырып жіберуге жеткілікті сырттан
энергия келтірсе, онда ерікті болған электрондар электр әсерімен қозғалып
жартылай өткізгіштің электронды электр өткізгіштігін құрады.
5.1 Сурет - Жартылай өткізгіштің энергетикалық диаграммасы 0
0
К кезде а)
– электрондармен толтырылған зона; б) – тыйым салынған зона; в) – ерікті
энергетикалық шектердің зонасы
Толтырылған зонада электрон кеткеннен кейін «тесік» құрылады, ал сол
себептен жартылай өткізгіште пайда болған тесіктерді толтыратын
электрондардың жылжуы пайда болады және электр өрістің әрекетімен
тесіктің өріске қарай бағыты болымды бөлшек сияқты. Электрондардың ерікті
күйге өтуі процесі электрондардың әдетті қалпына қайтумен бірге өтеді.
Нәтижесінде заттың ішінде тепе – теңдік орнатылады, яғни ерікті зонаға өтетін
электрондардың саны толтырған зонаға қайтатын электрондар санына тең
болады.

Температура өскенде ерікті электрондардың саны үлкейеді, ал
температура абсолюттік нөлге дейін төмендегенде нөлге дейін азаяды.
Сонымен, температура өзгергенде заттардың электр өткізгіштіктері әртүрлі
болады.
Ерікті күйге өтуге керекті энергияны жылылық қозғалыстан басқа энергия
көздерінен, мысалы, жарықтан, электрондар және магнит өрістерінен және т.б.
алуға болады.
Заттың атомдарының электр қасиеттері өзара әрекеттестік жағдайымен
белгіленеді, ал сол себептен тап осы атомның міндетті ерекшелігі болмайды.
Мысалы, алмас түрде көміртегі – диэлектрик, ал графит түрде - өткізгіш.
Қосындылар және кристалды тордың ақаулары қатты денелердің электр
қасиеттеріне үлкен әсер етеді.
Жартылай өткізгіштердің тыйым салынған зонаның кемдіктері 5.2 кестеде
көрсетілген. Ең кең пайдаланылатын жартылай өткізгіштер үшін ол тең
( 0,8 – 4) 10
-19
Дж (0,5 – 2,5)эВ.
5.1 б суретте жартылай өткізгіштің энергетикалық диаграммасы келтірілген,
яғни мұндай зонаға жартылай өткізгіштің ерікті энергетикалық шектер
(өткізгіштік зонаға) электрондар тек толтырылған зонадан (валенттік зонадан)
жеткізіп береді.
5.1 в суретте жартылай өткізгіштердің энергетикалық диаграммасына
қосындылардың әсерлігі: а - өздік ЭӨ; б – донорлық қосындысы бар ЖӨ (n -
түрлі); в – акцепторлық қосындысы бар ЖӨ (р – түрлі).
Энергия шектері бойынша электронды таралуы кейбір Т температураға
сәйкес өткізгіштік зонаға, валенттік зонаға сәйкесті тесіктерді құрып, бірнеше
электрондар өтіп кетті. Жартылай өткізгіште бір мезгілде екі қарама – қарсы
заряд құрылғандықтан, заряд тасушылардың жалпы саны өткізгіш зонадағы
электрондар санынан екі есе көп болады, яғни
(5.1)
Қалып жатқан жағдайда меншікті өткізгіштікке тең

(5.2)
Қоздыру және зарядтардың қайта қосылу процестерінің нәтижесінде
дененің қандай да температура болған кезде қоздырылған тасушыларын
шоғырлануының тепе – теңдігі орнатылады.
электрондардың
(5.3)
тесіктердің
(5.4)
мұнда W - тыйю зонаның кеңдігі; N
c
– ерікті зонадағы жартылай
өткізгіштің көлем бірлігіндегі энергетикалық шектердің саны; N
в
– валенттік
зонадағы сол жағдай. Екіге тең коэффициент әрбір энергетикалық шекте екі
электрон болудың мүмкіншілігін көрсетеді. (5.2) теңдіктегі электрондардың
жылжымалығы және тесіктердің жылжымалығы бірдей емес.

жүктеу 1,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 25 26 27 28 29 30 31 32 ... 41