Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги мирзо улубек номидаги

n-соХада кинетик энергиясининг қиймати дан катта, би-нобарин, ўзининг бетартиб Харакати жарёнида р-соХага ўта олиши мумкин бўлган электронлар концентрацияси атиги
(2.33)
ни ташкил этади.
p-соХада электронлар ноасосий заряд ташувчилар бўлиб, улар-нинг умумий концентрацияси n_р га тенг. Ўзларининг энергиявий Хо-латларига кўра, бу электронларнинг барчаси бетартиб Харакати жа-рёнида n-соХага ўта оладилар.
Термодинамик мувозанат Холатида вақт бирлиги ичида n-соХа-дан р-соХагага ва аксинча, р-соХадан n-соХага ўтадиган электрон-ларнинг сони ўзаро тенг бўлиши зарур. Ўтишлар сонининг элек-тронлар концентрациясига мутаносиб эканлигини Хисобга олсак,
(2.34)
муносабатни оламиз.
Шу ўринда, бу ифоданинг термодинамик мувозанат Холатидаги р-n ўтишдаги физикавий жараёнларни миқдорий таХлил этиш пай-тида олинган (2.9) ифода билан бир хил эканлигига эътиборингизни жалб этамиз.
Юқорида баён этилган мулоХазалар коваклар учун Хам ўринли бўлиб, худди шундай га тенг баландликдаги энергиявий тўсиқ, энергиясининг қийматлари етарли даражада бўлмаган ковакларнинг р-соХадан n-соХага ўтишига тўсқинлик қилади ва уларнинг бетартиб Харакати жараёнида р-n ўтиш орқали қарама-қарши йўналишларда ўтишлари сони билан мувозанатланади.
Натижада, термодинамик мувозанат Холатидаги р-n ўтишда эр-кин заряд ташувчиларнинг-электронлар ва ковакларнинг макроско-пик кўринишдаги кўчиши содир бўлмайди ва умумий ток нолга тенг бўлади.

2.6. Номувозанат Холатдаги р-n ўтишнинг энергиявий

диаграммаси

Э
нди р-n ўтишга ташқи манбадан кучланиш берилган Холни таХлил қилайлик. Фараз қилайлик, р-n тузилманинг р- ва n-соХала-рининг учларида идеал электрик контакт Хосил қилиниб, улар таш-қи манбага уланган бўлсин. p-n тузилманинг р- ва n-соХаларига ман-банинг қайси қутбларига уланганига қараб, р-ва n- ўтиш тўғри ёки тескари уланган дейилади (2.9-расм).

2.9-расм. p-n ўтишни улаш усуллари: а) тўғри; б) тескари.
Ташқи манбага уланган р-n ўтишнинг мувозанат Холати бузи-лади ва унинг энергиявий диаграммаси тубдан ўзгариб кетади. Ушбу ходисани биз қуйида батафсил кўриб чиқамиз. Агар р-n тузилманинг р-соХаси манбанинг мусбат, n-соХаси эса, манфий қутбига уланса р-n ўтиш тўғри уланган (2.9 а-расм), агар аксинча р-соХаси манба-нинг манфий қутбига, n-соХаси эса, мусбат қутбига уланса, р-n ўтиш тескари уланган бўлади (2.9 б-расм). Ана шундай Холларда р-n ўтишнинг юқорида биз таъкидлаб ўтган электрик токни бир томон-лама ўтказиш хусусияти намоён бўлади.

2.6.1. p-n ўтишга тўғри кучланиш берилган Хол

Т
ўсувчи қатлам қаршилиги р- ва n-соХаларнинг Хажмий қар-шилигига қараганда анча катта деб Хисоблаймиз. Шунинг учун таш-қи кучланиш асосан р-n ўтишга қўйилган бўлади. Ушбу ташқи куч-ланиш таъсирида р-n тузилманинг мувозанати бузилганлиги туфайли р- ва n-соХаларда Ферми сатХ Холатлари ўзгаради, яъни Ферми сат-Хи р-n ўтиш соХасида букилади ва бу букилиш ташқаридан берилган U кучланишга тенг (2.10-расм) бўлади. Шунга мос равишда р-n ўтишнинг мувозанат Холатида юз берган зоналар букилиши тўғрила-нади ва ундаги потенциал тўсиқ га қадар камаяди.

2.10-расм. Тўғри кучланиш берилган p-n ўтишнинг энергиявий диаграммаси

Бунинг натижасида р-n ўтиш орқали р-соХадан n-соХага қараб ковакларнинг, n-соХадан р-соХага қараб эса, электронларнинг диф-фузиявий оқими юзага келади, яъни р-n ўтиш орқали электрик ток ўтади.

Шундай қилиб, р-n ўтишга тўғри кучланиш берилганда тўсув-чи қатлам орқали заррачаларнинг ўзлари ноасосий бўлган соХаларга (масалан, ковакларнинг n-соХага ва электронларнинг р-соХага) қараб диффузиявий Харакати юзага келади. Бу жараён ноасосий заряд та-шувчиларнинг пуркалиши деб аталади.
Потенциал тўсиқ камайиши билан тўсувчи қатламдаги элек-трик майдон кучланганлиги Е_к ва шу қатламнинг қалинлиги кама-яди. Чиндан Хам, (2.29) тенгламада U_к ни билан алмаштирсак, р-n ўтишнинг қалинлиги учун қуйидаги муносабат Хосил бўлади:
(2.35)
Демак, р-n ўтишга тўғри U кучланиш берилганда унинг қалин-лиги га мутаносиб равишда камаяр экан.
p-n ўтиш чегарасида пуркалган ноасосий заряд ташувчиларнинг нисбий концентрациясини аниқлаб берувчи
(2.36)
катталик "пуркалиш даражаси" дейилади.
Ушбу муносабатдан кўриниб турибдики, пуркалиш даражаси ноасосий заряд ташувчилар концентрациясининг пуркалиши натижа-сида юзага келган ёки орттирмаларнинг асосий заряд ташув-чиларнинг мувозанатдаги концентрациялари ёки га нисбати-га тенгдир.
Агар ва бўлса, пуркалиш даражаси паст (<1) дейилади. Борди-ю, пуркалган ноасосий заряд ташувчилар концентрациялари асосий заряд ташувчиларнинг мувозанатдаги кон-центрациясига яқин, яъни ва бўлса, у холда пур-калиш даражаси ўртача дейилади. Агар ва бўлса, у Холда пуркалиш даражаси юксак дейилади.
Хўш, тўғри кучланиш берилган р-n ўтиш орқали ноасосий эр-кин заряд ташувчилар пуркалгандан сўнг қандай физик ходисалар содир бўлар экан? Пуркалган ноасосий эркин заряд ташувчилар р-n ўтиш чегараларида Хажмий заряд Хосил қилади. Бу зарядларни ком-пенсациялаш (электрик бетарафликни амалга ошириш) учун ярим-ўтказгичларнинг бошқа соХаларидан асосий заряд ташувчилар оқиб келади. Натижада р-n ўтишнинг чегараларида Хам ноасосий, Хам асосий эркин заряд ташувчиларининг концентрациялари ортиб ке-тади. Бу эркин заряд ташувчилар бир-бирлари билан рекомбинация-ланади.
Ноасосий эркин заряд ташувчиларнинг қолган қисми р-n ўтиш чегарасидан яримўтказгичнинг ичига қараб диффузияланади ва йўл-йўлакай асосий заряд ташувчилар билан рекомбинациялашиб бора-ди. Яримўтказгич соХаларининг ташқи чегараларида ноасосий заряд ташувчиларнинг концентрацияси асосий заряд ташувчиларнинг муво-занатдаги концентрациясига яқин бўлади.

2.6.2. p-n ўтишга тескари кучланиш берилган Хол

Агар р-n ўтиш ташқи манбага 2.9а-расмда тасвирланганидек уланган бўлса, р-n ўтиш тескари уланган дейилади. Бу Холда Хам р-n ўтишдаги мувозанат бузилади. Контактларга берилган кучланиш-нинг катталиги U га тенг бўлса, у Холда Ферми сатХи р-n ўтиш со-Хасида тўғри уланган Холдагига қараганда тескари томонга қараб бу-килади ва ушбу букилиш U га мутаносиб (2.11-расм) бўлади. Шунга мос равишда зоналар букилиши яна Хам кучаяди ва потенциал тўсиқ ортиб кетганлиги сабабли р- ва n-соХаларни ажратиб турувчи сирт юзаси орқали оқиб ўтувчи асосий эркин заряд ташувчиларнинг диф-фузиявий оқими сусаяди. Энди р-n ўтишдан ноасосий эркин заряд ташувчиларнинг оқими билан боғлиқ бўлган ток оқа бошлайди.

Бунда р-n ўтишдаги потенциал тўсиқнинг ортишига мос ра-вишда n-соХадан р-соХага қараб йўналган Е_к электрик майдон Хам ортганлиги сабабли р-соХадаги электронлар n-соХага қараб ва n-со-Хадаги коваклар р-соХага томон қайтиб оқа бошлайди (бу коваклар ва электронлар дастлаб р-n ўтиш Хосил бўлган пайтда мос равишда р-соХадан n-соХага ва n-соХадан р-соХага концентрация градиенти таъсирида диффузияланиб ўтиб қолган).
Бу Ходиса ноасосий заряд ташувчиларнинг экстракцияси дейи-лади. Бундай шароитда тўсувчи қатлам қалинлиги (2..29) га биноан ортиб кетади:
(2.37)
бу ерда U_k ўрнига мавжуд U_k+U қўйилади.
Агар тескари кучланишни орттира борсак, р-n ўтишдаги Е_к майдон ортади, бироқ у орқали оқаётган токнинг қиймати ўзгармай-ди. Бунга сабаб шуки, р-n ўтишга берилаётган U кучланиш ортса Хам р-n ўтиш чегарасида ноасосий заряд ташувчиларнинг концен-трациялари ва лар ортмайди. Шунинг учун Хам р-n ўтиш-нинг тескари тавсифномасида доимо тескари тўйиниш I₀ токини ку-затамиз. I₀ токнинг катталиги ва ларнинг ортиши Хисобига, яъни температуранинг кўтарилиши Хисобига ортиши мумкин. Шу сабабли Хам I₀ тескари ток кўпинча иссиқлик токи номи билан Хам юритилади. Бу ерда р-n тузилмада содир бўладиган бошқа Ходиса-лар Хисобга олинмади. Улар 3.2-бўлимда батафсил қаралади.

II Боб бўйича мустақил назорат учун саволлар:

1. Яримўтказгич материалларнинг ўтказувчанлик тури нима-ларга боғлиқ?

2. 
   Электрон-ковак ўтиш қандай Хосил бўлади?
   
3.