5-amaliy: Yarimo’tkazgichlarda fotoo’tkazuvchanlikka doir masalalar yechish. Yarimo’tkazgichni fotoo’tkazuvchanligi. Fotoo‘tkazuvchanlik

5-amaliy: Yarimo’tkazgichlarda fotoo’tkazuvchanlikka doir masalalar yechish.
Yarimo’tkazgichni fotoo’tkazuvchanligi.
Fotoo‘tkazuvchanlik bu - yarim o‘tkazgichlarga tushayotgan yorugiik ta’sirida o‘tkazuvchanligini o‘zgarishiga aytiladi. Yorugiik tushmasdan oldingi tok ni berilgan aniq kuchlanish va haroratda aniqlaymiz. Bunda albatta yorug‘lik ta’sirida yarim o‘tkazgich harorati o‘zgamiasligi shart. Endi yarim o‘tkazgich yoritilgan vaqtdagi ni aniqlaymiz. Aniqlashga toklarning qiymatini nisbati

S – yarimo’tkazgichning fotosezgirligini ko‘rsatadi. Odatda S ning qiymati yarim o‘tkazgichlar tabiati, ko‘rilayotgan harorat, yorug‘lik intensivligi va to‘lqin uzunligiga bog’liq bo’lib bu kiritmalami optimal tanlab olinganda S ni qiymati juda katta oraliqda o‘zgarishi mumkin. Om qonuniga asosan yarim olkazgichdan o‘tayotgan tok kuchining qiymati, solishtirma o‘tkazuvchanlik bilan elektr maydon kuchlanishining ko‘paytmasiga teng:

Bunda E o‘zgarmas qiymatga ega bo’lsa, yorug’lik ta’sirida zanjirdan o‘tayotgan tokning o‘zgarishi albatta zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi n va harakatchanligi ga bogiiq boiadi. O‘ta yuqori bo’lmagan yorug’likning o‘rtacha intensivligida ni o‘zgarishini hisobga olmasa ham bo’ladi. Bundan kelib chiqadiki, yorugiik ta’siri yarim o‘tkazgichda zaryad tashuvchi elektron va kovaklaming konsentratsiyasi o‘zgarar ekan. Yorugiik yo‘q vaqtdagi elektronlar va kovaklar konsentratsiyasi bo’lsa, yoritilganda ular qiymati bo’ladi:

, mos ravishda yorug’lik natijasida paydo bo’lgan elektron va kovaklami konsentratsiyasi.
Tushayotgan foton energiyasi hv, yarim o’tkazgichning taqiqlangan soha kengligiga nisbatan hv > Eg qiymatga teng bo’lganda elektron valent sohadan o‘tkazuvchanlik sohasiga o‘tadi va qo’shimcha erkin elektronlar hamda kovaklar hosil qiladi. Bunday jarayonni fotogeneratsiya jarayoni deb ataladi. Fotogeneratsiya jarayonida paydo bo’layotgan zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi:

Bunda I – yorug’lik intensivligi ya’ni bir sm² yuzaga bir sekundda tushayotgan fotonlar soni, к - yarim o‘tkazgichning yorug’likni yutish koeffsiyenti, Tushayotgan fotonlaming faqat yutilgan qismigina, fotogeneratsiya jarayonida ishtirok etadi. O’chov birligi [sm^-1} k - bunda yarim o‘tkazgich materialining shunday qalinligiki, yorug’lik o‘sha qalinlikdan o‘tganda, uning intensivligini 2,7 ya’ni e marta kamaytiradi. - kvant chiqish koeffsiyenti bu-bitta foton yutilganda paydo bo’lishi mumkin bo’lgan elektron - kovak jufti. Odatda hv=(1-3)Eg bo’lganda =1 teng bo’ladi. t- yoritilish vaqti. yoritilish vaqtiga to‘g‘ri proporsional ravishda oshib boradi. Bunga ko‘ra biz qancha ko‘p vaqt yoritsak, shuncha oshadi.

1-rasm. Fotoo’tkazuvchanlik
Rasmdan ko‘rinib turibdiki, tajriba natijalari nazariy natijalardan tubdan farq qiladi. Bunda (t) bog’lanishni Ш-sohaga bo’lishi mumkin. 1- yoritish vaqti juda kam bo’lganda bo’lgan soha, nazariy va tajriba natijalari bir - biriga mos tushadi. 2 -tajriba natijalari nazariy olingan qiymatlardan ancha kam soha (t) bog’lanishi to‘g‘ri chiziqli bolmay ancha sekin o‘sadi. 3- qiymati umuman yoritilganlik vaqtiga bo‘gliq bo’lmagan soha, bunda fototok o‘zgarmas doimiy qiymatga ega bo’lar ekan.
Elektromagnit nurlanish ta’sirida yarim o’tkaznichlar elektr o’tkazuvchanligining ortishi fotoo’tkazuvchanlik bilan bog’liqdir. Quyidagi ikki holni ko’raylik.
1. Sof yarim o’tkazgichga energiyasi h bo’lgan elektromagnit nurlanitsh kvanti tushganda va bu energiya taqiqlangan zonaning kengligi W ga teng yoki undan katta bo’lsa (ya’ni hW) valent zonadagi elektron o’tkazuvchanlik zonasiga o’tadi. Elektromagnit nurlanish ta’sirida sof yarimo’tkazgichdan qo’shimcha elektron-teshik juftlari vujudga keladi, bu esa o’z navbatida xususiy fotoo’tkazuvchanlikka sabab bo’ladi.
2. Yarimo’tkazgich tarkibida aralashmalar mavjud bo’lgan holda hW shart bajarilmasa ham fotoo’tkazuvchanlik kuzatilishi mumkin. Agar yarim o’tkazichda donor aralashma mavjud bo’lsa hWd shart bajarilsa, donor sathidagi elektron o’tkazuvchanlik zonasiga o’ta oladi. Agar yarim o’tkazgichda akseptor aralashma mavjud bo’lsa hWa shart bajarilsa valent zonadagi elektron elektromagnit nurlanish kvantining energiyasi hisobiga akseptor sathiga ko’tariladi.
Natijada elektomagnit nurlanish ta’sirida aralashmali elektr o’tkazuvchanlik ortadi, bunda yarim o’tkazgichning aralashmali fotoo’tkazuvchanligi sodir bo’ladi.