Лекция 1,2 Қатты денелердің зоналар теориясы

жүктеу 0,61 Mb.

бет	10/15
Дата	29.01.2023
өлшемі	0,61 Mb.
	#41057
түрі	Лекция

1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 15

дәріс

Лекция 19,20
Металл- жартылай өткізгіш түйісі
Металл мен электронды жартылай өткізгіш (n-типті) бір-біріне өте жақын түйіссін. Егер оқшауланған металдың Ферми деңгейі F_m, жартылай өткізгіштегі Ферми деңгейі F_n-нен төмен жататын болса, яғни Ф_m> Ф_n болса. Онда металл мен электронды жартылай өткізгіш түйіскен кезде жартылай өткізгіштен металлға қарай бағытталған электрондардың ағыны, металлдан жартылай өткізгішке бағытталған электрондардың ағынынан үлкен болады. Мұндай жағдайда металл теріс зарядталады, ал жартылай өткізгіш оң зарядталады. Нәтижеде түйісуші денелердің түйісінде электр өрісі Е_сг пайда болады. Бұл өріс жартылай өткізгіштен электрондардың металлға өтуіне кедергі жасайды.
Бағытталған электрондардың ағыны Ферми деңгейлері теңескенге дейін жалғасады (1а-сурет), яғни термоэмиссиялық токтар теңескенге дейін j_mo=j_no (1). Бұдан металл жартылай өткізгіш түйісіндгі түйіс потенциалы тең болады: (2)
Түйістегі көлемдік зарядтың электр өрісінің кернеулігі, көлемдік зарядтың еніне (қалыңдығына) тәуелді. Металлдағы көлемдік зарядтың қалыңдығы 10^-8-10^-7 см –ден аспайды, сол себепті металлдағы көлемдік зарядтың потенциал айрымы, жартылай өткізгіштегі көлемдік зарядтың потенциал айрымынан көп кіші болады. Олай болса түйіс потенциал айырмасы толығымен жартылай өткізгіште жатады.
Түйістің сыртқы қабатындағы электр өрісінің кернеулігі 10⁶В/см-ден аспайды, ал кристаллдардың иондарының туғызған электр өрісінің кернеулігі 10⁸В/см тең болады. Сол себепті түйісте пайда болған өріс кернеулігі жартылй өткізгіштің тиым салынған зонасының енін өзгерте алмайды. Бірақ Ферми деңгейіне салыстырғанда тиым салынған зона иіледі, ал бұл өз кезегінде түйістің сыртқы қабаттарындағы электрондар мен кемтіктердің концентрациясын өзгертеді. Жартылай өткізгіштен электронның шығу жұмысы, металлдан электронның шығу жұмысынан кіші болуына байланысты жартылай өткізгіш оң таңбалы зарядталады және тиым салынған зонаның энергиясы жоғары қарай иіледі. Сол себепті түйіске жақын қабатта өткізгіштік зонадағы электрондар саны кемиді, ал валенттік зонадағы кемтіктер саны артады, жартылай өткізгіштің жалпы көлеміндегі сандарына салыстырғанда. Сонымен Ф_m> Ф_n—болғанда түйістегі кемтіктердің саны электронды жартылай өткізгіштің жалпы көлеміндегі санынан көп болады, яғни түйісте меншікті өткізгіштігі кіші қабат пайда болады. Бұл қабатты жабушы (запирающий) қабат деп атады.
Кемтікті (р-типті) жартылай өткізгште түйісте кемтіктердің концентрациясы жартылай өткізгіштің көлеміне салыстырғанда көп болады, яғни түйісте меншікті өткізгіштігі жоғары қабат пайда болады. Бұл қабатты антижабушы (антизапирающий) қабат деп атайды.
Егер электронның жартылай өткізгіштен шығу жұмысы, металлдан шығу жұмысынан үлкен болса, яғни Ф_n> Ф_m,, онда жартылай өкізгіш теріс зарядталады және түйістегі зона энергиясы төмен қарай иіледі. Сол себепті өткізгіштік зонаның түйістегі электрондар саны артады, ал валнттік зонадағы кемтіктер саны кемиді. Бұл дегеніміз электронды жартылай өткізгіште анти жабушы (антизапирающий) қабат пайда болады, ал кемтіктік жартылай өткізгіште жабушы (запирающий)қабат пайда болады.
Түйіс қабатын өте көп негізгі болмаған заряд тасымалдаушылармен тойындырылатын болса, яғни электр өткізгіштігінің таңбасы өзгеретіндей жағдай жасалса, онда физикалық р-n- ауысу пайда болады. Ал егер түйіс қабатын негізгі заряд тасымалдаушылармен тойындырылатын болса, жартылай өткізгіш қозған күйге өтеді.
Меншікті жартылй өткізгіштерде Ф_m> Ф_n болғанда да, Ф_m.< Ф_n ,болғанда да зонаның иілуі түйіс қабатының меншікті өткізгіштігінің артуына алып келеді.

жүктеу 0,61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 15