9-amaliy: Magnitooptik effektlar xususiyatlari. Fotoelektromagnitik hodisa

Shottki diodlarida fotoeffekt.
Vakuumda yarim o’tkazgich ustiga metallni changlatib o’tkizilganda (ular orasida oksid qatlami yo’q bo’lganda) yarim o’tkazgich va metall oralig’i 10^-7 sm chamasida bo’ladi. Agar p- tipli yarim o’tkazgichda elektronning chiqish ishi x„ uning metalldan chiqish ishi dan kichik bo’lsa (3.4, a- rasm), bu holda kontakt orqali elektronlar yarim o’tkaz-

gichdan metallga o’tadi va uning sirtini manfiy zaryadlaydi. Yarim o’tkazgichning kontakt yaqinidagi qatlamdan elek­tronlar ketib qolishi oqibatida bu qatlamda donor ionlaridan iborat musbat hajmiy zaryad paydo bo’ladi, yarim o’tkazgichning kontaktlashgan sirti musbat zaryadlanib qoladi. Yarim o’tkazgichdagi hajmiy zaryad qatlami ancha katta bo’lishi mumkin. Kontakt qatlamida elektr maydon vujudga keladi va elektronlarni joyidan ketkazadi. Oqibatda yarim o’tkazgich kontaktlashgan sirtdan hajmi tomonga energiya sathlari pasayadi (8.4, b- rasm). Bu jarayon to metall — yarim o’tkazgich sistemasida umumiy Fermi sathi o’rnashib olguncha davom etadi. Bu holda kontakt orqali tok nolga teng bo’ladi, ya’ni dinamik muvozanat o’rnashadi — elektronlarning metalldan yarim o’tkazgichga va yarim o’tkazgichdan metallga yo’nalgan toklari o’zaro tenglashadi. Kontakt qatlamidagi hajmiy zaryadning elektr maydoni yarim o’tkazgichdan metall tomonga harakatlanayotgan elektronlar uchun potensial to’siq hosil qiladi, uning balandligi%
(3.5)
Elektronlarning metalldan yarim o’tkazgich tomonga yo’nalgan oqimi uchun potensial to’siq balandligi
(3.6)
bo’ladi, bu yerda x_p0— yarim o’tkazgichning elektron yaqinlik (srodstvo) energiyasi (elektronni Ye_s sathdan vakuumga chiqarish uchun lozim bo’lgan.energiya).
Kontaktga V tashqi to’g’ri kuchlanish berilganda potensi­al to’siq pasayadi, aksincha, teskari kuchlanish berilganda ko’tariladi; umuman:
(3.7)
To’g’ri va teskari kuchlanish berilgan hollarda, taqriban, metalldan yarim o’tkazgich tomonga harakatlanayotgan elek­tronlar uchun potensial to’siq balandligi yes>\ o’zgarmaydi deb hisoblasa bo’ladi. Binobarin, bu metalldan yarim o’tkazgichga elektronlar oqimi ilgarigiday (muvozanat holatdagiday) koladi. Ammo, yarim o’tkazgichda metall tomonga yo’nalgan elektronlar oqimi esa potensial to’siq balandli­gi eif(V) ga muhim darajada bog’liq. To’g’ri kuchlanish berilganda (manbaning musbat qutbi metallga, manfiy qutbi yarim o’tkazgichga ulanganda) tashqi manba hosil qilgan maydon kontaktning ichki kontakt maydoniga qarshi yo’nalgan bo’ladi va natijaviy maydon kichrayadi, binobarin potensial to’siq pasayadi, kontakt yaqinida elektronlar konsentrasiyasi oshadi, elektronning metall tomonga oqimi ortadi, bu esa, metalldan yarim o’tkazgich tomonga to’g’ri tok o’tadi, demakdir. Kontaktning diod VAX i

Kontaktga teskari (yopuvchi yo’nalishda) kuchlanish be­rilganda (metallga manfiy, yarim o’tkazgichga musbat qutb ulanganda) tashqi maydon kontakt maydoni bilan birday yo’nalgan bo’ladi va natijaviy maydon kattalashadi, potensial to’siq ko’tariladi, metalldan yarim o’tkazgich tomonga elektronlar oqimi o’zgarmas qolgani holda qarshi oqim kamayadi. Teskari tok (VAX) ifodasi yuqoridagi ifodada V ni — V ga almashtirish bilan hosil qilinadi:

Metall yarim o’tkazgich kontaktining to’g’rilash D a v i dov-Shokli diffuzion nazariyasida asosiy zaryad tashuvchilar kamayib ketgan yopuvchi qatlam orqali ularning diffuzion harakati hisobga olinadi, chunki yopuvchi qatlam qalinligi katta, ya’ni y^yesk /KaT bo’lganda (K — erkin yugurish yo’li) elektronlar bu qatlamdan o’tguncha ko’p marta to’qnashishga duch keladi. Bu nazariyadan quyidagi VAX kelib chiqadi:
(3.8)
bu yerda oo — yarim o’tkazgich hajmidagi solishtirma o’tkazuvchanlik, po — elektronlarning nomuvozanat holatdagi konsentratsiyasi. (3.9) dan ko’rinishicha, yopuvchi yo’nalishdagi kuchlanish ortishi bilan tok tez kamayib, o’zining chegaraviy /, qiymatiga intiladi:
(3.10)
/, ning tarkibiga V kirgani uchun /'_s to’yinmaydi, balki •^V qonun bo’yicha o’sib boradi.
Metall-yarim o’tkazgich kontaktlashuvining Bete diod nazariyasida yopuvchi qatlam yupqa, ya’ni Shuning uchun ham bu qatlamdan o’tayotgan elektron deyarli hech to’qnashmasdan uchib o’tadi, deb hisoblanadi. Bu nazariya quyidagi metall-yarim o’tkazgich kontakti VAX ini beradi:
(3.11)
bu yerda — elektronlar issiqlik
harakatining o’rtacha tezligi, —
yarim o’tkazgich bilan metall chegarasidagi elektronlarning muvozanat holatdagi konsentratsiyasi.