|
&2.3. Yarimo`tkazgichli lazerlarning samaradorlik tamoyillari
Yarimo`tkazgichli
injeksion
lazerning
ishlash
tamoyili
turli
o`tkazuvchanlikga ega bo`lgan yarimo`tkazgichlarning o`tish sohasidagi p-n o`tish
yoki n – p o`tish hodisasiga asoslangan. Yarim o`tkazgichning temperaturasi
oshgan sari tobora ko`proq elektronlar o`tkazuvchanlik sohasiga o`tadi va valent
sohasidagi kovaklar soni shuncha ko`p bo`ladi. Agar shu yarim o`tkazgichga
kuchlanish qo`yilsa undan elektr toki o`tganini kuzatamiz.
O`tkazuvchanlik toki hosil qilishda o`tkazuvchanlik sohasidagi elektronlar
ham kovaklar ishtirok qiladi. Chunki kovaklar valent sohasidagi elektronlarni
o`tkazuvchanlik sohasiga o`tmasdan holatini o`zgartirish imkonini beradi yoki
valent sohasida kovaklarning harakati yuz beradi. Shuning uchun elektronlarni
ham kovaklarni ham zaryad tashuvchilar deb atashadi. Ideal kristallda
o`tkazuvchanlik sohasida elektronlar bilan valent sohasidagi elektronlar soni
o`zaro teng bo`ladi. Asosiy moddadagi atomlarning bir qismi boshqa elementlar
53
bilan almashtirilgan yarim o`tkazgichlarda (kirishmali yarim o`tkazgichlarda)
kirishmalar muhim rol o`ynagani uchun manzara o`zgaradi. Birinchidan, valent
sohasi va o`tkazuvchanlik sohasidan tashqari taqiqlangan sohada joylashgan
qo`shimcha energetik sathlar hosil bo`ladi. Kirishmalar va ularga tegishli energetik
sathlar donorlarga va akseptorlarga bo`linadi. Donorlarda kirishmalarning
energetik sathlari o`tkazuvchanlik sohasiga yaqin joylashgan bo`ladi. Tegishli
sathlar donor sathlari deb ataladi). Donorlar o`z elektronlarini osonlik bilan
o`tkazuvchanlik sohasiga beradi. Akseptorlarda kirishmalarning energetik sathlari
valent sohasiga yaqin joylashgan bo`ladi. Akseptorlar osonlik bilan valent
sohasidagi elektronlarni qabul qiladi va valent sohasida kovaklar hosil qiladi.
Odatda kirishmalarning sathlari tegishli markazlar yaqinida joylashgan bo`ladi,
sohalardagi energetik sathlar esa butun yarimo`tkazgichga tegishli bo`ladi.
Kirishmali yarimo`tkazgichning energetik sathlari shaklda keltirilgan. Unda
o`tkazuvchanlik sohasi va valent sohasidan tashqari uchta kirishma sathi ham
ko`rsatilgan.
Ikkinchidan,
kirishmali
yarim
o`tkazgichlarda
zaryad
tashuvchilarning soni asosan kirishmalarga bog’lik. Masalan, yarimo`tkazgichda
donorli kirishma bo`lsa elektronlar donor kirishmaning energetik sathidan
o`tkazuvchanlik sohasi o`tadi. Bu xildagi elektronlar soni valent sohasidan
o`tkazuvchanlik sohasiga o`tgan elektronlar sonidan ko`p bo`ladi va temperatura
oshgan sari ularning soni oshib boradi. Bu xildagi yarim o`tkazgichlarda zaryad
tashuvchilar asosan o`tkazuvchanlik sohasidagi elektronlar hisoblanadi va bu
xildagi yarim o`tkazgichlar n – tipdagi yarim o`tkazgichlar deb ataladi. Akseptorli
kirishmali yarim o`tkazgichlarda elektronlarning valent sohasidan akseptor sathiga
o`tishi katta ehtimollikka ega. Natijada valent sohasida ko`p teshiklar hosil bo`ladi
(o`tkazuvchanlik sohasida esa elektronlar juda oz bo`ladi) va bu kovaklar zaryad
tashuvchi hisoblanadi. Bu xildagi yarim o`tkazgichlar p – turdagi yarim
o`tkazgichlar deb ataladi.
Yarimo`tkazgichda p-n o`tish hodisasini ko`rish uchun misol tariqasida to`rt
valentli bir xil moddali sof yarimo`tkazgich olinadi, uni ikki qisimga ajratib,
54
ularga mos ravishda uch va besh valentli sof yarimo`tkazgich moddalar kiritilib,
turli xildagi, ya’ni p-n o`tkazuvchanlik hosil qilinadi. Shu qismlar orasida shartli
o`ta yuqa qatlam bor deb, bu qatlamni ikki xildagi o`tkazuvchanlikka ega
o`tkazgichlarning bir-biri bilan tutashgan sohasi ya’ni kontakt sohasi deb qarash
mumkin. Ushbu kontakt sohasidagi p-n o`tish hodisasini ko`raylik.(18-rasm)
Masalani mohiyatini tushunish oson bo`lishi uchun p va n o`tkazuvchanlikka ega
yarimo`tkazgichlarda asosiy tok tashuvchilarning miqdorlari o`zaro teng deb olish
mumkin(18-rasm). Kontakt hosil qilingan boshlang’ich paytda p-sohasidagi
kovaklar konsentratsiyasidagi n-sohasidagi kovaklar konsentratsiyasidan n-
sohasidagi
elektronlar
konsentratsiyasi
esa
p-sohasidagi
elektronlar
konsentratsiyasidan katta bo`ladi(19-rasm). Buning natijasida p-n o`tish kontakt
sohasida elektronlar va kovaklarning diffuziyasi vujudga keladi. p sohadan n
sohaga kovaklarning n sohadan p sohaga elektronlarning siljisi natijasida ular
kontakt sohasida uchrashib rekombinatsiyalashadi.
19-rasm. Yarimo`tkazgichli p-n o`tishdagi jarayonlarni tushuntirish uchun chizmalar.
55
Kontakt sohasining chegaralarida mos holda asosiy bo`lmagan tok
tashuvchilar, ya’ni mos ravishda musbat va manfiy ionlar yuzaga chiqadi va
o`rtada zaryadlar kamaygan soha vujudga keladi. Bu sohaning vujudga kelishi va
asosiy bo`lmagan tok tashuvchilar, ya’ni mos ravishda musbat va manfiy ionlar
yuzaga chiqishi, shu sohada ikki qoplamalari musbat va manfiy zaryadlangan
kondensator kabi ikki qatlam vujudga keladi. Bu qatlamda potensiallar ayrimasi va
maydon kuchlanganligi 1V bo`lgan elektr maydon paydo bo`ladi. Bu elektr
maydonning yo`nalishi shundayki, u asosiy tok tashuvchilarning harakatiga
to`sqinlik qilib, asosiy bo`lmagan zaryadlarni harakatlantirib ko`chiradi. Bu
zaryadlarning ko`chishi natijasidagi tok siljish toki deyladi. Asosiy tok
tashuvchilarning diffuziyasi natijasidagi tok, asosi bo`lmagan tok tashuvchilarning
siljish tokiga teng bo`lganda kontakt sohasida dinamik muvozanat vujudga keladi.
U holda zaryadlarga kambag’allashgan soha, yarimo`tkazgichning elektron va
kovak o`tkazuvchanlikga ega bo`lgan qismlarini bir-biridan ajratib turadi. Bunday
sohani to`siq qatlam deb, paydo bo`lgan potensiallar ayrimasini esa, potensial
Do'stlaringiz bilan baham: | 
