6-mavzu. O‘tishning teshilishi. Teshilish turlari. Stablitronlar. Tunelli diodlar

2.21-rasm. Teskari kuchlanish qo‘yilganda simmetrik bo‘lmagan

p-n o‘tishning energetik diagrammasi

Bu zaryad tashuvchilarning har biri juftni hosil qiladi. Bu yerda ionlashish tezligi, ya’ni birlik uzunlikdagi elektronlar va yoki kovaklar konsentratsiyasining nisbiy ortishi

va

. (2.98)

1 sekund vaqt mobaynida generatsiyalangan zaryad tashuvchilar juftining umumiy soni:

(2.99)

(2.99) ifodani keltirib chiqarishda va . deb hisoblandi.

Endi uzluksizlik tenglamasidan foydalanamiz, aniqrog‘i bunda kovaklar uzluksizligi tenglamasidan foydalanamiz, chunki r-n o‘tishning qaralayotgan n sohasida asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar kovaklar hisoblanadi:

(2.100)

Bu olingan tenglamaga muvofiq, statsionar sharoitda, rekombinatsiya bo‘lgan holda, dx qismda tokning ortishi bu qatlamda generatsiyalangan elektron va kovaklar jufti soniga teng:

(2.101)

yoki (2.99) munosabatga ko‘ra ekanligini hisobga olib, dx qismda tok o‘zgarishini aniqlovchi ifodani olamiz:

(2.102)

Bu holda kovaklar toki n sohadan uzoqlashgan sari ortadi, elektronlar toki esa unga yaqinlashgan sari ortadi, to‘la tok bu holda o‘zgarmas saqlanadi. (2.102) ifodani butun n soha qalinligi bo‘yicha integrallab, quyidagini olamiz:

, (2.103)

bu yerda j_s–integrallash doimiysi. Bu doimiylikning fizik ma’nosi quyidagicha: n sohaga sohaning elektroneytral qismidan kiruvchi kovaklar toki kattaligi, ya’ni x0 da xL bo‘lganda tokning kovak tashkil etuvchisi to‘la tokka teng , u holda (2.103) tenglamani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:

(2.104)

M ko‘paytirish koeffitsienti, ya’ni bitta kirayotgan kovak qancha zaryad tashuvchi juft hosil qilayotgan soni ko‘rsatuvchi koeffitsient ifodasini kiritamiz:

M q

undan foydalanib, (2.104) munosabatni quyidagicha yozamiz:

(2.105)

Kuchli elektr maydonida, qachonki har bir kovak bir juft generatsiya qilganda va bu juftning har bir elektroni o‘z navbatida yangi juft hosil qilganida va hokazo, r-n o‘tish orqali oqib o‘tayotgan tok cheksiz ortadi, ya’ni M da teshilish sodir bo‘ladi. (2.105) ifodadan kelib chiqadiki, M bo‘lgan holda teshilish sharti quyidagidan iborat:

, (2.106)

Olingan tenglama-ko‘chki teshilishi tenglamasi deb ataladi. (2.106) munosabatga kiruvchi L kattalik r-n o‘tishning r va n sohalaridagi zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi va qo‘yilgan kuchlanish kattaligiga bog‘liq bo‘ladi:

(2.107)

bu yerda: -yarimo‘tkazgich materialining dielektrik singdiruvchanligi, 8,85 10^-12 Fm-elektr doimiysi,

e1,62^.10^-19K-elektron zaryadi. Elektr maydon kuchlanganligi Ye ning r-n o‘tishga qo‘yilgan kuchlanish U ga bog‘liqligidan, ya’ni EE(U), o‘tishning r va n sohalaridagi zaryad tashuvchilar konsentratsiyalarining tajribada aniqlangan kattaliklaridan foydalanib (2.107) ifoda yordamida (2.106) ko‘chki teshilishi tenglamasini yechishimiz mumkin. Bu tenglamaning yechimi qo‘yilgan kuchlanish kattaligi va yarimo‘tkazgich materiali o‘rtasidagi analitik bog‘lanishni o‘rnatish imkonini beradi. kattalik elektr maydon kuchlanganligi funksiyasi hisoblanadi. +at’iy qilib aytganda, ionlashish tezligi quyidagi umumiy ifoda orqali yoziladi:

,

lekin, amalda aksariyat hollarda deb hisoblaniladi. Si da elektronlar va kovaklar uchun bog‘lanish 2.22-rasmda keltirilgan. Boshlang‘ich ko‘chki teshilishi qismida (2.19-rasmning gorizontal qismidan vertikal qismiga o‘tishiga qarang) butun tok turli davomiylik va chuqurlikka ega bo‘lgan qisqa vaqtli impulslar orqali uzatiladi. Bu mikroplazmali teshilishdir. Mikroplazmali teshilish p-n o‘tishning lokallashgan kristall nuqsoni mavjud bo‘lgan sohasida yuzaga keladi. Kristall nuqsonining mavjudligi zaryad to‘planishiga olib keladi. Buning natijasida elektr maydon kuchlanganligining lokal ortishi sodir bo‘ladi va bu joyda ko‘chki r-n o‘tishning boshqa qismlariga qaraganda ertaroq paydo bo‘ladi. Shuni ta’kidlash lozimki, r-n o‘tishda biror-bir kristall nuqsoni mavjud bo‘lmagan holda ham, legirlangan kirishmalar taqsimotidagi statistik chetlashishlar oqibatida o‘tishning butun yuzasi bo‘yicha ko‘chki teshilishi bir jinsli bo‘lmasligi mumkin.