8-amaliy: Kirishmali fotoo’tkazuvchanlik

8-amaliy: Kirishmali fotoo’tkazuvchanlik.


Yorug`lik ta`sirida atom yoki molekuladan ajratib olingan
electron moddaning ichida erkin elektron sifatida qolsa, bunday hodisa ichki
fotoeffekt deyilishini qayd etgan edik. Masalan, bu hodisa yarimo`tkazgichda
ro`y bersa, fotoelektronlar erkin zaryad tashuvchi zararlar – erkin elektronlar va
teshiklar soning ortishiga olib keladi. Boshqacha aytganda, foton valent zonadagi
elektronni o`tkazish zonasiga o`tkazadi. Natijada o`tkazish zonasidagi erkin
elektronlar va teshiklar soni ortadi, ya`ni yariim o`tkazgichning o`tkazuvchanligi
yaxshilanadi. Shuning uchun ichki fotoeffekt fotoo`tkazuvchanlik deyiladi. Shuni
ta`kidlash lozimki fotoo`tkazuvchanlik ro`y berishi uchun fotonning energiyasi
man qilingan zonaning energiyasidan katta bo`lmog`i kerak aks holda, fotonning
energiyasini olgan elektron man qilingan zonadan sakrab o`tmaydi va demak,
ichki fotoeffekt hodisasi ro`y bermaydi.
Kirishmaviy yarim o’tkazgichni kirishma markazlarining ionlanish energiyasidan katta yoki unga teng energiyali (tm > Ј,) fotonlardan iborat yorug’lik bilan yoritganda fotonlar yutilishi xisobiga elektronlarning donor sathdan o’tkazuvchanlik zonasiga yoki valent zonadan akseptor sathiga o’tib olishi oqibatida fotoo’tkazuvchanlik paydo bo’ladi.
Kirishma markazlarida yorug’lik yutilishi bilan bog’liq bo’lgan generatsiya jarayonlari va hodisalar xususiyatlarini muhokama qilaylik.
1. Kirishmaviy fotoo’tkazuvchanlik bir qutbli (monopo­lyar) bo’ladi, ya’ni bunda bir tipga mansub (yo elektronlar yoki kovaklar) nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar generatsiyalanadilar va ular tokda qatnashadilar.
2. Kirishmaviy fotoo’tkazuvchanlik hodisasida nomuvo­zanat holatdagi tashuvchilar xajmda tekis generatsiyalana­dilar. Buning sababi kirishmaviy yutilish koeffisiyentining kichik bo’lishidadir. Xususiy yutilish sohasida a 25 Yu'sm ', kirishmaviy yutilish sohasida esa a~ 1Ch-10 sm^-1 va odatda om/3. Kirishma sathlarining kambag’allashishi tufayli kirishmaviy yutilish koeffisiyenti yorug’lik okimi energiyasiga (intensivligiga) bog’liq bo’ladi. Bu bog’lanish xususiy yutilish holidagidan ko’ra ancha kichik intensivlik
sharoitida namoyon bo’ladi. Shuning uchun kirishmaviy
fotoo’tkazuvchanlik hodisasini yutilish kesimi deb ataladigan
(2.39)
kattalik orqali ifodalash qulaydir, bundagi /V, — fotoaktiv kirishma markazlari, ya’ni neytral donorlar yoki akseptorlar konsentratsiyasi.
Kirishma markazlarining fotonni tutib olish (yuti­lish) kesimining kattaligi kirishma markazining vodorodsimon modeli asosida baholanganda uning uchun
(2.40)
ifoda olingan, bunda Ash > Ј,. Birinchi Bor orbitasidagi elektronning (bu yerda kristall ichidagi) ionlanish energiyasi
(2.41)
bo’lishini, kremniy uchun 8= 12 va germaniy uchun ye= 16 bo’lishini e’tiborga olib, S_v ning quyidagi qiymatlari xosil qilingan: Ge uchun S„ = 1,1 • 10~¹⁸ sm²; Si uchun S»=2,25-10~¹⁸ sm². Bu qiymat 7.1- jadvalda keltirilgan va kremniydagi bir necha vodorodsimon kirishmalar uchun o’lchangan S_v qiymatlarga yaxshi mos tushadi.
2.1- jadval