10-amaliy: Kirishmali yutilish xossalari

10-amaliy: Kirishmali yutilish xossalari.

Yarim o’tkazgich elektr qarshiligining elektromagnit nurlar ta’sirida o’zgarishi hodisasi fotorezistiv effekt yoki fotoo’tkazuvchanlik hodisasi deyiladi. Elektromagnit (umuman ko’zga ko’rinadigan va ko’zga ko’rinmaydigan) nurlar

yarim o’tkazgichda yutilib, qo’shimcha (ortiqcha yoki nomuvozanat
holatdagi) zaryad tashuvchilarni yuzaga keltiradi.
Yorug’likning xususiy yutilishi (bunda yorug’lik kvanti energiyasi va kirishmaviy yutilishi zaryad tashuvchilar juftlarini yoki
(ikkinchi holda) bir ishorali zaryad tashuvchilarni yuzaga
keltiradi (2.1-rasm). Shu tufayli fotoo’tkazuvchanlikning kirishmaviy va xususiy turlari mavjud. Bobda ko’rganimizdek, yorug’lik yutilishining erkin zaryad tashuv­chilarni yuzaga keltirmaydigan bir necha mexanizmlari ham bor.
Yorug’lik yutilishi hisobiga paydo bo’lgan ortiqcha Al elektronlar va Dp kovaklar kristall panjara tebranishlari va nuqsonlari bilan o’zaro ta’sirlashishi oqibatida 10^-10—10~ ¹² s vaqt chamasida energiya va kvaziimpulslar bo’yicha muvozanat holatdagi zaryad tashuvchilarniki kabi taqsimotga ega bo’lib qoladilar. Shuning uchun ham nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar harakatchanligi muvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar harakatchanligidan farq qilmaydi va yoritilayotgan yarim o’tkazgich elektr o’tkazuvchanligining o’zgarishiga erkin zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining ortishi sabab bo’ladi. Binobarin, qorong’ilikdagi elektr o’tkazuvchanlik
(2.1)
kattalik qadar ortadi. Mana shu kattalik yorug’likdagi o’tkazuvchanlik (yoki fotoo’tkazuvchanlik) ni i fodalaidi.
Kirishmaviy yutilish holida (donorlarda) yoki t„»t_r; r._p>r_R bo’lganda (2.7) ifodadagi hadlardan biri tashlab yuboriladi:
(2.9)
Fotoo’tkazuvchanlik Do ning yorug’lik intensivligi /_v ga nisbatini yarim o’tkazgichning solishtirma fotosezgirligi deyiladi:
(2. 10)
Fototok zichligining statsionar qiymati ifodasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
(2.11)
Agar yarim o’tkazgichning maydon yo’nalishidagi uzunligini / orqali, undagi kuchlanishni V orqali ifodalasak, u holda
maydon kuchlanganligi elektron va kovakning dreyf
tezliklari mos ravishda■
(2.12)
dreyf vaqtlari esa t_n = l/v_dn, t_P=l/V_dp bo’ladi. Xususiy yutilish statsionar holda
yoki (2.13)
(2.14)

ko’rinishga ega bo’ladi. Agar yarim o’tkazgichning ko’ndalang kesimi yuzi S bo’lsa, v holda fototok

(2.15)
b unda
(2.16)
(2.17)
G_TyJ1 kattalik (yutilish yetarlicha kichik bo’lgan va nomuvoza­nat holatdagi zaryad tashuvchilar hamma joyda bir miqdorda (tekis) paydo qilinadigan holda) zaryad ta­shuvchilarning birlik vaqtdagi generatsiyasini ifodalaydi. Elektron va kovaklarning dreyf vaqtlari t_n t_p ularning mazkur yarim o’tkazgich namunasi orqali uchib o’tish vaqtlaridir. Kuchaytirish koeffisiyenti deb atalgan A' kattalikning fizikaviy ma’nosi ushbudir: yorug’lik yarim o’tkazgichda vujudga keltirgan nomuvozanat holatdagi o’tkazuvchanlik ortiqcha zaryad tashuvchilar yarim o’tkazgichda rekombinatsiyalanib ketguncha yoki ular kontaktlar orqali tashqi zanjirga chiqib ketguncha saqshish)i.
Odatda s„>s_r bo’ladi, V kuchlanish yetarlicha katta bo’lganda esa bo’lib qolishi mumkin. Fototokning kuchlanishga bog’lanishi quyidagicha o’zgarib boradi: yetarli­cha kichik kuchlanishlar sohasida t va s lar maydon kuchlanganligiga bog’liq emas, binobarin, bu sohada fototok bilan kuchlanish orasidagi bog’lanish to’g’ri chiziq kesmasi bilan tasvirlanadi. Kuchlanish (aniqrog’i kuchlanganlik) ortishi bilan elektron-kovak juftining effektiv yashash vaqti t kamaya boshlaydi, bu o’z navbatida fototokning sust o’zgarishiga yoki hatto o’zgarmay qolishiga olib kelishi mumkin.
Ko’p haqiqiy kristallarda rekombinatsion tutuvchilardan tashqari yana ushlab qoluvchi markazlar (yopishish markazlari) ham mavjud bo’lishi mumkin. Ular yorug’lik paydo qilgan zaryad tashuvchilarning bir qismi ni ushlab qoladi. U holda elektrneytrallik sharti quyidagi ko’rinishda bo’ladi:
Rekombinasiya tezliklari tengligi dan:
(2.18)
Demak bu holda t_l^t_r bo’ladi va statsionar fotoo’tkazuvchanlik ifodasi boshqacha bo’lib, fototokning o’sish va pasayish jarayonlari harakteriga ta’sir qiladi. Bu holda yangi harakteristik kattalik — fotoo’tkazuvchanlik bo’yicha zaryad tashuvchilarning effektiv statsionar yashash v a q t i kiritiladi.
Kichik kuchlanishlar va elektron-kovak juftlari tekis generatsiyalanadigan xususiy yutilish uchun Ap nomuvozanat holatdagi fotoo’tkazuvchanlikning o’zgarishini quyidagicha ifodalash mumkin:
(2.19)
Bundagi
(2.20)
(7.18)ni e’tiborga olsak,
(2.21)
Tf vaqt nomuvozanat holatdagi fotoo’tkazuvchanlikning relaksatsiya vaqti bo’lib, u Ao ning so’nish sur’atini aniqlaydi. Statsionar holatda
(2.22)
Agar t„ = t„ bo’lsa, u holda Tf = t_l = t_p=t. (2.22) ifodadan ko’rinishicha, t_f qancha katta bo’lsa, Aa shuncha katta va lekin, foto qabul qiluvchi qurilma inersiyasi shuncha katta, o’tkazish sohasi (polosasi) iuncha kichik bo’ladi. Foto qabul qilgichning sifatini uning a s l l i g i baholaydi:
(2.23)
Fototokning ko’payishi chiziqli mexanizm bo’yicha sodir bo’ladigan har bir foto qabul qilgich tipi uchun asllik o’zgarmas kattalikdir, chunki bu holda K kuchaytirish koeffisiyentining ortishi Af o’tkazish sohasini kichraytiradi yoki aksincha. Foto qabul qilgichlar parametrlarini optimallash ularning aslligini maksimallash demakdir.