Лекция 1,2 Қатты денелердің зоналар теориясы

жүктеу 0,61 Mb.

бет	14/15
Дата	29.01.2023
өлшемі	0,61 Mb.
	#41057
түрі	Лекция

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

дәріс

Лекция 27-29
Балқу әдісімен р- n- ауысуларды алу

Балқу әдісі деп бұл жерде екі элемент: металл және жартылай өткізгіштің жоғары температурада еріп бір-біріне араласуын айтады. Балқу әдісімен р-n- ауысу алу үшін жартылай өткізгіш кристалының бетіне электрод ретінде қолданылатын элементтің өте кіші бөлігін орналастырады. Сонан соң бұл жүйе печте гелий немесе сутегі атмосферасында қыздырылады. Қыздыру температурасы жоғарыда айтылған элементтердің балқу температурасына дейін көтеріледі, соңынан оларды суытады. Балқу төмендегі үш физикалық процесстен өтеді:

Жартылай өткізгіш, электродта қолданатын элементпен ылғалданады.
Жартылай өткізгіш кристаллдың қандайда бір бөлігі электрод материалымен араласады.
Араласқан жартылай өткізгішпен электрод материалы кристаллизациялану нәтижесінде р-n- ауысуы пайда болады.

Индий элементін германиймен және алюминий элементін кремниймен балқыту арқылы жартылай өткізгішті приборлар алу өт кең таралған.
Германий үшін қолданылатын электрод материалдары болып индий (In) және қорғасын (Pb) кеңінен пайдаланылады. Себебі бұл элементтердің балқу температуралары төмен және германийдің бетін нашар ылғалдандырады, сонымен бірге балқыған кезде жайылып кетпей өз көрінісін (формасын) сақтайды.
Кремний үшін қолданылатын электрод материалы болып алюминий (Al) кеңінен пайдаланылды. Кремний-алюминий жүйесі балқыған кезде бір-бірімен өте жақсы араласады. Алюминий белсенді металл болып есептеледі, яғни алюминий кремниймен күшті өзара әсерлеседі. Сол себепті алюминий балқу температурасынан төмен температурада жақсы контакт материалы болып есептеледі. Осы принципке негізделіп микросплав ауысулар алу мүмкін. Физикалық параметрлері жоғары р-n- ауысулар алу үшін температура жоғары болуы керек. Кіші көлемдегі алюминиймен кремнийдің сплавын алу үшін 700⁰С температура жеткілікті , ал үлкен көлемдегі сплав алу үшін 800-1000⁰ С температура керек. Жартылай өткізгішке электрод материалының балқу кезінде енген тереңдігі немесе р-n- ауысудың тереңдігі деп жартылай өткізгіштің бетінен р-n- ауысуға дейінгі ара қашықтықты айтады. Электрод материалының балқу кезінде жартылай өткізгішке ену тереңдігі, электрод материалының салмағына, контакт ауданына, жартылай өткізгіштің араласуына және балқыманың температурасына байланысты болады. Сұйық фазада жартылай өткізгіштің салмақтық қатынасын мына түрде анықтау мүмкін: (1), мұнада жартылай өткізгіштің балқымадағы салмақтық үлесі, -балқыманың салмақтық үлесі.
Балқыманың салмағы араластырушы және араласқан заттардың салмақтарының жиындысынан тұрады, яғни (2), мұнда электрод материалының салмақтық үлесі.
1-ші теңдеуді түрлендіріп жартылай өткізгіштің араласпасының салмақ үлесінің, бастапқы материал салмағына байланыстылық теңдеуін аламыз:
(3).
Егер электрод материалы цилиндр көріністе болса және бізге оның өлшемдері белгілі болса, онда:
(4) болады, мұнда - жартылай өткізгіштің және металлдың меншікті салмағы, S- балқыманың ауданы, Һ-металл тамшның биіктігі, -балқыманың тереңдігі. Енді балқыманың тереңдігін табу мүмкін: Һ (5).
Индий мен германийді балқытқанда (5) – теңдеуде индий тамшысының диаметрі балқыма диаметріне тең деп алынды. Сол себепті тамшының биіктігін және диаметрін білетін болсақ балқыманың тереңдігін есептеп табуға болады. Индийдің және германийдің меншікті салмағы белгілі,яғни d_In=7.31 г/см³, d_Ge= 5.32 г/см³, ал -ті, Ф(Т) арқылы сипаттап, мына қатынасты аламыз =1,37Ф(Т)Һ(6). Алынған мәліметтерді пайдаланып индий және германий үшін =f (h)-функциясын аламыз. Алюминий мен кремнийді балқытқанда p-n-ауысудың балқыманың тереңдігін анықтаймыз. Егер d_Si=2.42г/см³, d_Al=2.72 г/см³ екенін пайдаланып (5) теңдеу, яғни =1,12 Ф(Т) Һ функциясын аламыз. Осылайша индий-германий немесе алюминий-кремний балқымасындағы р-n- ауысудың тереңдігін анықтауға болады екен.

жүктеу 0,61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

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