I bob qattiq jismlar 1-§. Qattiq jismlarning fizikasida asosiy tushunchalar

 
 
 
 
 
 
 
Quyosh  elementiningVAT 
 
7.16- rasm quyosh elementining tuzilishi 
1-Yarim o‘tkazgichning n- va p-sohalari 
2- Quyosh elementining yuza omik kontakti   
3- Quyosh elementining orqa tomondagi omik kontakti 

---

 
108 
Diodning  (p–n o‘tishning)  VAT si  I=I
s
∙(e 
kT
e

–1)   (1) 
Agar   p–n   o‘tish  yoritilsa  qo‘shimcha  yorug‘lik    toki  I
f
 hosil  bo‘ladi:  
 
I = I
f
 – I
s
∙(e 
kT
e

–1)   (2) 
Bu ifodani  quyidagicha  yozish  mumkin:   
I
s
∙(e 
kT
e

–1) = I
f
 – J; e 
kT
e

= 
s
f
I
I
I

+1;  
kT
e

= ln(
s
f
I
I
I

+1); θ = 
e
kT
ln(1+
s
f
I
I
I

); (3) 
Agar    quyosh    elementiga  (p–n  o‘tishni)  tashqi    zanjir  ulansa  u    holda  (1)    va    (2)  
ifodadagi tok   
 I= 
yuk
R
U
   ifodaga    teng    bo‘ladi.  Shundan    kelib    chiqib    (2)      ifodani      quyidagicha  
yozish  mumkin. 
I
f
 – J
s
 (e 
kT
e

–1) = 
yuk
R
U
(4) 
Bu   ifodadagi   fototok  I
f
 yuklama qarshiligi R
yuk
  dan   o‘tayotgan  tok      I
yuk
= 
yuk
R
U
 
ifoda  bilan    p–n    o‘tishdan    o‘tayotgan  tok  I
u
=  J
s
  (e 
kT
e

–1)  ifoda  yig‘indisiga  teng 
bo‘ladi 
 
 
I
f  
= I
yuk 
+ I
u  
(5) 
 
R
yuk
  →  0    kichik    bo‘lganda  (qisqa    tutashuv    toki    holati)  (5)  ifodadagi  I
u

0    va   
I
yuk

I
f
  bo‘ladi 
(I
yuk 
= I
q.t.t
 )   I
f  
= 


∙ E=e ∙



∙ I (µ
n
∙ η
n
+µ
p
∙ η
p 
) ∙ E      (6) 
R
yuk
  →  ∞    katta    bo‘lganda  (foto  EYuK  holati)  (5)  ifodadagi    I
yuk
=0    va  I
u

I
f
  u 
holda  (3) ifodadan 
Δθ =U
xx
= 
e
kT
ln(1+
s
f
I
I
);       (7) 
Yorug‘lik tushganda potensial to‘siq kamayishi Δθ salb yurish kuchlanishga teng. 
            
 
               7.17-rasm                                 7.18-rasm    

---

 
109 
Quyosh  elementi  VAT ni grafigi                   O‘lchash  uchun  yig‘iladigan  elektr  
sxema  
R
yuk  
= 0 Ω  bo‘lganda   I
yuk 
= I
q.t.t
 ga 
 
U
yuk 
= 0   
 
P
yuk 
= I∙U = 0   bo‘ladi 
R
yuk
 → ∞  Ω  da            I
yuk
= 0   da          U
yuk
=  U
xx  
P
yuk
=I∙U=0   bo‘ladi 
R
yuk  
= R
optimal
 Ω  da       I
yuk  
>  0
 
U
yuk
> 0   
 
P
yuk
=I∙U= P
max
 bo‘ladi
 
Quyosh   elementining   foydali   ish  koifsenti   
 
W
FF
U
I
xx
kz




∙ 100 % formula asosida aniqlanadi. 
Bunda: W – Quyosh   elementiga  tushayotgan  quyosh nurining  quvvati 
FF – VAT ning  to‘ldirish  koifsentini hisoblash ifodasi   
  
FF = 
xx
kz
U
I
U
I


max
max
 
Tekshirilayotgan  quyosh    elementiga    optimal    qarshilik    R
yuk  opt
  ulanganda    olish  
mumkin    bo‘lgan    maksimal    tok    I
max
    va  kuchlanishning    U
max
  ko‘paytmasi  
maksimal    quvvat  P
max
=I
max
∙U
max
  ni    qisqa    tutashuv    toki    I
kz   
va    salb    yurish  
kuchlanishi    U
xx
  ga    bo‘lish    orqali    aniqlanadi.    Son  
qiymati  birdan  kichik,  odatda  FF 

 0.8  bo‘ladi. 
7.19-rasm  Quyosh  elementiga  yorug‘ik  nuri  tushganda 
yorug‘lik  elektr  yurituvchi  kuchining  hosil  bo‘lishi  
Quyosh  elementini  olish  kerak  bo‘lgan  maksimal 
quvvat. 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
 
Metall – yarim o’tkazgich kontakti  va  p-n  o’tish  fizikasiga doir masalalar: 
1) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n  =  5

10
15
sm
-3
  bo‘lgan  n-tur  va  kovaklar 
konstentrastiyasi p = 2

10
16
sm
-3
 bo‘lgan p-tur kremniy materialida hosil bo‘lgan p- n 
o‘tish potenstial to‘sig‘ining qiymatini aniqlang (T=300K). 
7.20 rasm. Quyosh elementi va uni olchash 
elektr sxemasi 
7.21 rasm. Qisqa tutashuv tokini o‘lchash 
elektr sxemasi 

---

 
110 
2) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n=6

10
15
sm
-3
  va  kovaklar  konstentrastiyasi  
p=5

10
16
sm
-3
  bo‘lgan  germaniy  materialidagi  p-  n  o‘tish  potenstial  to‘siq  qiymatini 
hisoblang (T=300K). 
3) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n  =  6

10
15
sm
-3
  va  kovaklar  konstentrastiyasi  p  = 
5

10
16
sm
-3
  bo‘lgan  GaAs  materialidagi  p  -  n  o‘tish  potenstial  to‘sig‘ining  qiymatini 
hisoblang (T=300K). 
4) 
Nima  uchun  bir  xil  elektronlar  va  kovaklar  konstentrastiyaga  ega  bo‘lgan  Si, 
Ge,  GaAs  kristallarida  p-  n  o‘tish  potenstial  to‘siq  qiymati  juda  katta  farq  qiladi? 
Tushuntirib bering. 
5) 
Harorat pasayishi bilan p- n o‘tish potenstial  to‘siq qiymati qanday o‘zgaradi. 
Natijani Si materialida n = 10
14
sm
-3
 va p=4

10
14
sm
-3
 p- n o‘tishda T=300, 200, 100 K 
uchun hisoblab tushuntirib bering. 
6) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n=5

10
15
sm
-3
  va  kovaklar  konstentrastiyasi 
p=5

10
16
sm
-3
 bo‘lgan diodda, hajmiy zaryad qalinligini hisoblang. 
7) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n  =  5

10
18
,  10
19
,2

10
19
sm
-3
  va  kovaklar 
konstentrastiyasi  ham  xuddi  shunday  mos  ravishdagi  qiymatlarga  ega    bo‘lgan 
kremniy  materialidan  tayyorlangan  diodning  hajmiy  zaryad  qalinligini  hisoblang  va 
tushuntiring (bunda T = 300 K). 
8) 
Elektronlar  konstentrastiyasi  n  =  5

10
15
sm
-3
  va  kovaklar  konstentrastiyasi 
p=5

10
16
sm
-3
  bo‘lgan  diodda  n  va  p-  turdagi  hajmiy  zaryad  kengligini  hisoblang 
(T=300 K). 
9) 
Harorat T=300, 350, 400 K bo‘lganda, elektron konstentrastiyasi n =10
17
sm
-3
 
va  kovaklar  konstentrastiyasi  p  =  5

10
17
sm
-3
  bo‘lgan  kremniydagi  p-  n  o‘tish 
potenstial  to‘siq  qiymatini  hisoblang  va  olingang  natijani  tushuntirib  bering 
(T=300K). 
10) 
Harorat T=300, 350, 400 K bo‘lganda, elektron konstentrastiyasi n = 10
17
sm
- 3
 
va  kovaklar  konstentrastiyasi  p  =  5

10
17
sm
-3
  bo‘lgan  kremniydagi  p-  n      o‘tish 
potensial to‘siq qiymatini hisoblang va olingan natijani tushuntirib bering (T=300K). 
Metall  –  yarim  o’tkazgich  kontakti    va    p-n    o’tish    fizikasiga  doir  masalalarning 
yechilishi: 
Masalaning berilishi: Elektronlar konsentratsiyasi n = 5

10
15
sm
-3
 bo‘lgan     n-tur va 
kovaklar  konsentratsiyasi  p  =  2

10
16
sm
-3
  bo‘lgan  p-tur  kremniy  materialining  hosil 
bo‘lgan p- n o‘tish potensial to‘sig‘i qiymatini aniqlang (T=300K). 
Masalaning  yechilishi:  Berilgan:  n
n
  =  5∙10
15
  sm
-3
  ,  p
p
  =  2∙10
16
  sm
-3
  ,    T  =  300K. 
Topish kerak  θ = ? 

---

 
111 
Masalada  berilgan  qiymatlardan  foydalangan  holda,  p-n  o‘tishning  potensial 
to‘sig‘ining  ifodasidan    p-turli  kremniy  materialida  hosil  bo‘lgan  p-n  o‘tishning 
potensial to‘sig‘ini aniqlaymiz: 
 Berilgan: 
 
n
0
 = 5·10
15
 sm
-3
 , p
0
 = 2·10
16
 sm
-3 
,T = 300K ,  υ = ? n
i
 = 21,45·10
10
 sm
-3
. 
 
        
 
 
 
 
  
 
 
 
      
      
  
        
  
           
  
 
 
      
  
  
        
  
                
 
 
                        
  
                       
           . 
10. 
Qisqa  tutashuv  toki  25  mA,  erkin  xolatdagi  kuchlanishi  600  mV,  VATning 
to‘ldirish  koeffitsiyenti  70%  va  yuzasi  1.5  sm
2
  bo‘lgan  quyosh  elementining  FIK 
hisoblansin. Quyosh nurlarining quvvati 800 Vt/m
2
 deb olinsin. 
11. 
FIK  11%,  VATning  to‘ldirish  koeffitsiyenti  65%  va  yuzasi  0.8  sm
2
  bo‘lgan 
quyosh elementidagi qisqa tutashuv toki 21 mA, erkin holatdagi kuchlanish 600 mV 
bo‘lsa, tushayotgan quyosh nurini quvvati topilsin. 
12. 
Fotoelementning  fototoki  100  mA,  teskari  to‘yinish  tok  10
-9
  A  bo‘lsa,  uy  va 
70º C haroratida uning erkin xolatidagi kuchlanishi aniqlansin. 
13. 
Erkin  holatidagi  kuchlanishi  600  mV  va  fototokini  qiymati  25  mA  bo‘lgan 
quyosh elmentining  teskari to‘yinish toki topilsin. 
14. 
Fototokining qiymati  65  mA,  teskari  to‘yinish  toki  6.5∙10
-8
  A  bo‘lgan  quyosh 
elementining  harorati  1ºC  ga  ortgandagi  erkin  xolatidagi  kuchlanishini  o‘zgarishi 
hisoblansin. Fototok o‘zgarishi hisobga olinmasin. 
15. 
Quyidagi 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0 mkm to‘lqin uzunliklar uchun 
kremniyning  yutilish  koeffitsiyenti  aniqlansin.  Yuqoridagidek  hisoblashlar  galley 
arsenide, galley fosfidi va germaniy uchun ham bajarilsin. 
16. 
To‘lqin  uzunligi  0.55  mkm  bo‘lgan  fotonlar  oqimining  zichligi  monokristall 
kremniyning  quyidagi  1.5  mkm  5.0  mkm:  100.0  mkm  qatlamlarida  necha  marotaba 
o‘zgaradi. 
17. 
Monokristall  kremniy,  germaniy,  galley  arsenide  va  indiy  fosfidlari  uchun 
kuchli yutiladigan to‘lqin uzunliklarining oralig‘I topilsin. 
18. 
Agar  tushayotgan  fotonlarning  boshlang‘ich  zichligi  10
20
  sm
-3
  bo‘lsa, 
monokristall  kremniy  asosida  yasalgan  quyosh  elementi  bazalarining  qalinliklari 
qanday bo‘lganda, quyidagi to‘lqin uzunliklari 0.25 mkm; 0.45 mkm; 0.65 mkm; 0.85 
mkm; 1.05 mkm uchun to‘la yutilish kuzatiladi. 
19. 
Kremniy  asosida  yasalgan  quyosh  elementidagi  asosiy  bo‘lmagan  zaryad 
tashuvchilar, elektronning yashash vaqti 10
-6
 s, kovakning yashash vaqti 10
-7
 s, bo‘lsa 
ularning diffuziyasining uzunliklari hisoblansin. 

---

 
112 
20. 
Quyosh elementining ko‘rish mumkin bo‘lgan qismidagi eng katta (0.76 mkm) 
va  eng  kichik  (0.4  mkm)  to‘lqin  uzunliklariga  to‘g‘ri  kelgan  foton  energiyalar 
aniqlansin. 
21. 
Kvant  energiyasi,  potensiallar  farqi  4.3  V  bo‘lgan  maydondan  uchib 
o‘tayotgan, elektron energiyasi bilan aniqlansin. 
22. 
Rentgen va infraqizil nurlar uchun fotonlarning massasi va impulsi topilsin. 
23. 
Fotonlarning  massasi  elektron  protonning  tinch  holatidagi  massasiga  teng 
bo‘lgan holat uchun nurlanishning to‘lqin uzunligi va chastotasi topilsin. 
24. 
Quvvati 100 Vt bo‘lgan yorug‘lik manbai, 1 sekund davomida 5∙10
20
 ta foton 
chiqarayotgan bo‘lsa, nurlanishi o‘rtacha to‘lqin uzunligi topilsin. 
25. 
Fotoelektronlarning  maksimal  tezliklari  3000  km/sek  ga  erishishi  uchun, 
chiqish  ishi  6.3  eV  ga  teng  bo‘lgan  plastinka  yuziga  qanday  chastotali  nurlarni 
yo‘naltirish kerak bo‘ladi? 
26. 
Quyosh har sekundda fazoga 3.75∙10
26
 Dj ga yaqin energiya nurlantirib turadi. 
Shu munosabat bilan quyoshni massasi har sekundda qanchaga kamayadi? 
27. 
Quyosh  tashqi  qatlamini  harorati  5800  K  bo‘lsa,  quyosh  nurlanishining 
maksimal  energiyasiga  to‘g‘ri  kelgan  to‘lqin  uzunligi  topilsin.  To‘lqin  uzunligiga 
to‘g‘ri kelgan maksimal turlanish odam tanasining haroratiga mos deb hisoblansin. 
28. 
O‘z  bo‘yingizni  bilgan  holda,  soyangizni  o‘lchab,  atmosfera  massasini 
aniqlang. 
29. 
Qizil nur energiyasi, yashil nur energiyasidan qancha marotaba kichik?