Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
334
335
ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІК ДИОД – жұмыс принцині жартылайөткізгіш-
тердегі р–n – ауысуына негізделіп жасалған екі электродты аспап. Пайдаланы-
латын мақсатына қарай бұл диодтар ток түзетуші, жоғары жиілікті, өте жоғары
жиілікті, параметрлі, туннельді, т.б. түрлерге бөлінеді. Егер тізбектей қосылған
р–n-ауысудың р-полюсіне оң, ал n-полюсіне теріс кернеу түсірілсе, онда тізбектегі
ток шамасының тығыздығы 10 А/см
2
-ге дейін арта алады, ал кернеу көзін керісінше
қосқанда бұл шама мыңдаған есе азаяды. Бұл құбылыс айнымалы токты түзетуде
пайдаланылады. Осы негізде жұмыс істейтін аспап жартылай өткізгіштік т ү-
з е т к і ш деп аталады. Өте жоғары жиіліктерде жартылай өткізгіштік диодтар әлсіз
сигналдарды детектирлеуде, супергетеродинді қабылдағыштарда араластырғыш
ретінде пайдаланылады.
ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІК ДОЗИМЕТР – қабылдағыш бөлігі жарты-
лай өткізгіштен жасалған доза өлшеуіш аспап. Бұл аспап әр түрлі сәулелер
(γ-сәуле, бөлшектер ағындары, рентген-сәуле, т.б.) әсерінен жартылай өткізгішті
материалдардың кедергі өзгерту құбылысына негізделіп жасалған. Жартылай
өткізгіштік дозиметрдің қабылдағыш бөлігінің ток өткізгіштігі сәуле дозасына
тура пропорционал. Жұқа түтік ішіне орналасқан қабылдағышқа сәуле дозасы
әсер еткенде тізбекте фототок пайда болады.
ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІК ДЕТЕКТОР – бөлшектерді тіркеуге арнал-
ған негізгі бөлігі жартылайөткізгіштік кристалл болып табылатын аспап. Тіркелетін
бөлшек кристалға енгенде онда қосымша (теңгерілмеген) электрондық-кемтіктік
жұп тудырады. Түсірілген электр өрісінің ықпалымен заряд тасушылар (электрон-
дар мен кемтіктер) араласып, жартылайөткізгіштік детектордың электродтарына
«сіңіп» кетеді. Нәтижесінде жартылайөткізгіштік диодтың сыртқы тізбегінде
Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
334
335
электрлік импульс пайда болады, осы импульс күшейтіліп тіркеледі (сызбаға
қараңыз). Жеткілікті жоғары сезгіштігі болуы үшін, тіркелуші бөлшектер
болмаған кезде жартылайөткізгіш заряд тасушыларға «кедей» болады, яғни
электрөткізгіштігінің аз болуы керек. Бұл жайт р – n-ауысуларды пайдалану арқылы
орындалады, ол үшін кері кернеу (V) беріледі. Заряд тасушыларға кедейленген
және меншікті электркедергісі (ρ) жоғары жартылайөткізгіштің р = n-ауысу ше-
карасына жақын қабат жартылайөткізгіштік детектордың сезгіш қабаты болып
табылады. Жартылайөткізгіш кристалдың бұдан өзге бөлігі сезгіштігі болмайтын
(«өлі») қабат болады.
Жартылайөткізгіштік детектордың электродтарына жинақталған заряд бөлшектің
сезгіш қабаттан өтуі кезінде бөлінетін энергияға пропорционал болады. Сондықтан,
егер бөлшек қабатта толықтай тежелетін болса, жартылайөткізгіш детектор
спектрметр ретінде жұмыс істей алады. Жартылайөткізгіштегі бір электрондық-
кемтіктік жұпты түзуге қажет орташа энергиядан аз (Si-де 3,8 эВ, Ge-де – 2,9 эВ).
Германий мен кремнийдегі ток тасушылардың жылжымалығының жоғары болуы
~10
-8
секунд уақытта электродтарда тез заряд жинақтауға мүмкіндік жасайды,
бұдан жартылайөткізгіштік детектордың уақытша жоғары сезгіштігін қамтамасыз
етеді. Жартылайөткізгіштік детектордың жоғары энергетикалық ажыратқыштығы
тек детекторды сұйық гелийдің температурасына дейін салқындатқан кезде ғана
жоғары болады. Оның себебі Si мен Ge-дің тыйым салынған зонасының ені
тым аз, тіптен бөлме температурасында олардың еркін заряд тасушыларының
өткізгіштік шоғырлануы үлкен болады. Салқындату кезінде заряд тасушылардың
жылжымалығы артады. Осыған байланысты жартылайөткізгіштік детектор әдетте
криостаттарға орналастырылады.
Жартылайөткізгіштік детекторлар (сезгіш аймақ штрихталған): n – электронды өт-
кізгіштік аймақ; р – кемтіктік аймақ; і – өздік өткізгіштік аймақ; а – кремнийлі беттік-
тосқауылды детектор; б – жазық германийлі детектор; в – коаксиальды диффузиялық-
ығулық Ge (Li)-детектор
Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
336
337
ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІК ЛАЗЕР – жартылайөткізгіштік кристалға
негізделген лазер. Өзгедей лазерлер типінен айырмашылығы жартылайөткізгіштік
лазерде энергияның дискретті деңгейлері емес, рұқсат етілген энергетикалық
зоналар арасындағы сәуле шығарғыш кванттық ауысулар пайдаланылған.
Жартылайөткізгіштік активті ортада өте үлкен оптикалық күшейту көрсеткішіне
қол жеткізуге болады (10
4
см
–1
-ге дейін), осы
себепті жартылайөткізгіштік лазердің активті
бөлігінің өлшемдері мүлде кіші болады
(резонаторының ұзындығы ~50 мкм – 1 мм).
Осыған қоса шағын, инерциялылығы аз (~10
–9
сек), пайдалы әсер коэффициенті жоғары (50%-
ға дейін), спектрлік қайта құрылу мүмкіндігі,
генерацияға арналған материалдардың көптігі,
спектрлік алқабының кеңдігі λ = 0,3 мкм-ден
30 мкм-ге дейін. Жартылайөткізгіштік лазердің
активті бөліктері артық (тепе-тең емес) ө т к і
з г і ш т і к э л е к т р о н д а р мен к е м т і к т е р, яғни еркін заряд тасушылар
болады. Жартылайөткізгіштік лазердегі толтырудың маңызды тәсілі электр энер-
гиясын когерентті сәулеге тікелей түрлендіруді жүзеге асыратын р – n ауысуы
немесе гетероауысу арқылы инжекциялау болып табылады. Толтырудың өзге бір
тәсілдері
электрлік тесу [мысалы, стримерлі (жіңішке саңылаулы) деп аталған
лазерлерде], электрондармен соққылау (электрондық толтыру) және жарықтау
( ж а р т ы л а й ө т к і з г і ш т і к
оптикалық толтыру) болып та-
былады. Жартылайөткізгіштік
лазерді 1958 жылы орыс физигі
Николай
Басов (1922 жылы
туған) ұсынған. GaAs (гелий,
мышьяк) кристалындағы р –
n-ауысуы жартылайөткізгіштік
лазерді 1962 жылы амери-
кан физиктері Р.
Холл және
М.
Нейтен, т.б. жасаған,
электрондық толтырулы лазер
Н.
Басовтың жетекшілігімен
жасалған.
Жартылайөткізгіштік лазерде пайдаланылатын жар-
тылайөткізгіштің толтырылу (а) және зоналық (б)
диаграммасының сұлбасы; – электрон энергиясы; р –
квазиимпульс; ħω – квант шығару энергиясы
Гетерқұрылымды гетерлазердің
сұлбасы (а); б – оның энергетикалық
диаграммасы;
с
және
v
– өткізгіштік
және валенттік зоналардың шеттері;
э
Ғ
және
Д
Ғ
– электрондар мен
кемтіктерге арналған Ферми энергия-
лары.
Достарыңызбен бөлісу: | 
