Fizika-matematika

p-n o’tishda fotoeffekt.
Reja

1. P-n p-n o’tishli tizimda fotoelektrik samaralar

2. fotodiodlar

3.shottki diodlarida fotoeffekt

4. tranzistorlarda fotoeffekt

1
hv

. ma’lumki yarimo’tkazgich namunasida electron (n) o’tkazuvchanlik va kovak (p) o’tkazuvchanlikli ikki soha hosil qilishi mumkin. Elektronlar n sohadan p- sohaga diffuziyalanib o’tib asosan uning hajmida rekombinatsiyalanib ketadi, chegaraning n-soha tarafidagi tor qatlamlar donor ionlardan iborat p-sohasidan n-sohaga diffuziyalanib o’tib asosan uning hajmida rekombinatsiyalnib ketadi. Chegaraning p- soha tarafida gi tor qatlamda esa akseptor ionlardan manfiy qo’zg’almas hajmiy zaryad qoladi. Hajmiy zaryadlar paydo bo’lishi bilan birga chegaraviy qatlamda n- sohadan p- sohaga yo’nalgan elektr maydon va uning ta’siridan elektronlar va kovaklarning dreyf oqimi vujudga keladi. Hajmiy zaryadliy chegaraviy qatlamning shakllanishi to dreyf oqimlar diffusion oqimlarga tenglashguncha davom etadi. P va n sohalar chegarasida vujudga keladigan qatlamni p-n to’tish deyiladi.


J_n^p)

p

p

a

E_{c }
)

E_p

v)

J_p⁽ⁿ⁾

hv
p-n ning energetic sxemasi

J_n^p)
b) a)yoritilgan muvozanat xolat

b) va v) yoritilgan nomuvozanat




holat

yuqoridagi aytilganlarga ko’ra, p-n o’tish sohasi quydagi asosiy xossalarga egadir:

1. 
   Termodinamik muvozanat sharoitida p-n o’tish sohasi hajmiy zaryad mavjud bo’lgan qatlamdir. Bu hajmiy zaryad asosan donor va akseptir ionlarni tashkil qiladi.
   
2. 
   2. P-n o’tishning hajmiy zryadga bog’liq bo’lgan va n-sohadan p-sohaga tomon yo’nalgan elektr maydon mavjud, u esa bu sohada potensial to’siq o’zgarishini ya’ni p-n o’tishning chegaralari orasida potensiallar ayrimasi vujudga keladi.
   
3. 
   P-n o’tishning elektr maydoni elektronlarning n-sohadan p-soha tomon va kovaklarning p-sohadan n-soha tomonga o’tishiga to’sqinlik qiladi ya’ni p-n o’tish potensial to’siq bo’lib uning balandligi p-n sohadagi potensiallar ayrimasiga teng.
   
4. 
   4. Yupqagina p-n o’tish qatlamdagi ichki elektr maydon elektr yurituvchi kuch hosil qilmaydi.
   
5. 
   P-n sohasida harakatlangan zaryadlar elektronlar va kovaklar juda kam miqdorda bo’ladi ya’ni: bu sohaning solishtirma qarshiligi juda ham katta (solishtirma o’tkazuvchanligi juda kichikdir)
   

Rasmdan ko’rinishicha elektronlar toklarni yig’indisi hamda kovaklar toklarni yig’indisi nolga teng.

Bunda: p-sohadan asosiy bo’lmagan zaryadlarni tashuvchilar elektronlarning n-sohaga oqim zichligi va n-sohadan asosiy bo’lmagan tashuvchilar kovaklarning p-sohaga oqimi zichligi to’yinish toki zichligining tashkil qiluvchi bo’lib hisoblanadi.

Agar p-n o’tishni uning chegarasi bo’ylab yoritilsa u holda namunada nomuvozanat holatdagi zaryad tashuvchilar vujudga keladi p-n o’tish sohasidan diffusion o’tish uzunligi chamasidagi masofada vujudga kelgan electron kovak juftlar p-n o’tish chegarasi tomonga diffuziyalanadi, uning maydoni esa juftlarni ajratadi. Ya’ni elektronni p-sohadan n-sohaga o’tkazadi, kovaklarni esa n-sohadan p-sohaga o’tkazadi. P-n o’tishdan diffusion uzunlik keyinroq vujudga kelgan nomuvozanat electron –kovaklar p-n o’tishga olib kelolmay rekombinatsiyalanib ketadilar. Yorug’lik p-n o’tish tekisligiga tik tushsa uning namuna sirti ichkarisida bo’linsa uning ikkala tarafida hamelektron –kovak jufti vujudga keladi.

Fotodiodlar.

p-n o’tish yoritilganda _{ } fototok hosil bo’ladi, p-n o’tishdagi yoritish tufayli _{ } foto EYu K ham hosil bo’lishini toppish uchun to’la fototok ;

_{ }=_{ }(_{ } bo’ladi. (1)

_{ }) (2) bo’ladi. Bu (2) formula ya’ni tenglama har qanday rejim uchun fotodiod tenglamasidir.
_{ } b) rasm

hv

p

2


p

Rasmda yupqa p-n o’tishli fotoelement a) va fotodiodning volt –amper harakteristikasi (b)

zanjir uzuq bo’lgan (I=0 R=_{ } )da V=_{ }

EYu K bo’ladi. _{ } (3)

Qandaydir R qarshilik ulangan holda (2) ifoda

V_R=_{ } (4) bo’ladi, bunda I=_{ } qisqa tutashuv holida R=0 , V=0 , I=I_qt=_{ } p-n o’tishning bu ish rejimini