7-seminar ishi. Yarimo’tkazgichlarda kontakt hodisalar (metal-metall, metal-yarimo’tkazgich, yarimo’tkazgich- yarimo’tkazgich) Agar kontakt metal va bivirojdenniy electron yarimo’tkazgich bo’lsa unda %M-Fermi sathi izolyatsiyalangan metalldagi Fermi sathidan quyida yotadi va kontakt vaqtida birinchi yarimo’tkazgichdagi elektronlarning oqimi metallardagi elektronlarning oqimidan ko’p bo’ladi. Shu kontakt vaqtida metal sohasida manfiy zaryad, yarimo’tkazgichlar sohasida esa musbat zaryad hosil bo’ladi. Shu paydo bo’lgan ikki zaryad orasida elektr maydoni Est hosil bo’lib, u yarimo’tkazgichdan metallarga elektronlarning o’tishiga to’sqinlik qiladi.Shu ikki namuna orasidagi elektronlarning oqimlari Fermi sathi tenglashgan vaqtda electron emissiya toki tenglashadi JMO=Jno. Shu vaqtda paydo bo’lgan potensiallar ayirmasi metal va yarimo’tkazgichlar orasida quyidagicha aniqlanadi:
Agar elektr maydonining kuchlanishining oqimi hajmiy zaryad bo’yicha quyidagicha aniqlansa:
u holda hajmiy zaryad tenglashgandan keyin (Q=const) potensiallar ayirmasi birikkan jismlarda hajmiy zaryadning qalinligiga bog’liq bo’ladi.
Lekin metallar sohasidagi hajmiy zaryadning miqdori 10-8-10-7 sm dan oshmaydi, yarimo’tkazgichlar sohasida esa 10-4sm yoki undan katta bo’lishi mumkin. Shuning uchun ham metallardagi potensiallar ayirmasi yarimo’tkazgichlarga nisbatan kamroq bo’ladi. Shunga asoslanib kontaktdagi potenisallar ayirmasi K ish yuzasida kontakt bo’layotgan sohada o’tadi. Kontaktning yuzasida hosil bo’lgan elektr maydonining kuchlanishi E=10-6 V/sm dan oshib ketmaydi, kristall panjaralari yoki ionlari tomonidan paydo bo’lgan kuchlanishi E=108 V/sm ni tashkil qiladi. Shundan kelib chiqib, potensiallar ayirmasi taqiqlangan zonaning o’zgartira olmasigini aytsak bo’ladi. Biroq solishtirmali turda Fermi energiyasiga bog’liq taqiqlangan zonaning tuzilishi mumkin. Bu kontakr yuzasidagi elektronlarning va dirkalarning konsentratsiyasi o’zgarishiga olib keladi. Elektronlarning yarimo’tkazgichlardan chiqish ishi esa metallarga nisbatan kamroq bo’ladi. Yarimo’tkazgichlar musbat zaryadlanadi va kontakt sohasidagi energiyalar sathi Fermi sathidan uzoqlashadi. Valentli zonadagi E esa Fermi sathiga yaqinlashadi. Shuning uchun kontakrtga yaqin joyda elektronlarning konsentratsiyasi kamayadi. Valentli zonada esa dirkalar soni yarimo’tkazgichlarning hajmidagi dirkalar sonidan ko’p bo’ladi. Agar elektronli yarimo’tkazgichlarda mquyidagi munosabat o’rinli bo’lsa
Fm>Fp kontaktli sohada dirkalar soni hajmdagi diralar sonidan ko’p bo’ladi.
Kontaktli sloydagi bolinib chiqayotgan o’tkazuvchanligi past sathiga zaporniy sloy deb ataymiz. Bu asosiy zaryad tashuvchilarga ega sath deb ataladi. Agar yarimo’tkazgichlarda elektronlarning chiqish ishi metallardan katta bo’lsa Fp >Fm yarimo’tkazgich musbat zaryadlanadi va uning kontaktli sohadagi energiya sathi quyi tomon og’adi, shuning uchun kontaktga yaqin joyda o’tkazgichli zonada elektronlar soni ko’payadi, valentli zonada esa dirkalar soni kamaya boshlaydi. Agar kontaktli soha asosiy bo’lmagan zaryad tashuvchilar bilan boyitilgan bo’lsa bu sohani inversiya elektr o’tkazuvchanligi yoki fizik p-n o’tishi hosil bo’lgan deb ataymiz. Asosiy bo’lmagan zaryad tashuvchilarga boyitilgan kontaktli sathlar yarimo’tkazgichni virojdenniy olib kelsihsi mumkin. Xususiy yarimo’tkazgichlarda (FmFp va FmFp) Fermi sathining tuzilishi shu ikki holatda ham zonaning tuzilshi kontaktli sohadagi bo’linib chiqayotgan o’tkazgichlaring miqdoriga bog’liq bo’ladi.
Agar (1) tenglemani turlandirsak,
Bu yerda ish elektronlarning metallardan Fermi sathidan kontaktdagi yarimo’tkazgichning o’tkazgichli zonasining eng quyi sathida bajaradigan ishi.
Energiya bu yarimo’tkazgichlarning o’tkazgichli zonasidagi eng quyi sathidan elektronlarni metallarga o’tkazish uchun zarur bo’lgan energiya.
Agar elektr maydoni electron yarimo’tkazgichdagi o’tkazgichning tarangligi D oralig’iga ta’siri bor desak, buni aniqlash uchun Agar elektr maydoni electron yarimo’tkazgichdaga kiritilgan donorlarning to’liq ionizatsiyalanishi bo’ladi. p0=Nd+ kontakt sohadagi elektronlarning energiyasi Ec+e(x) ga teng bo’lsa, u holda o’tkazgichning shu sohadagi hajmiy zaryadni quyidagicha aniqlasak bo’ladi:
