Жартылай ткізгіштерді электр ткізгіштігі

Жартылай ткізгішті аспаптарды зірлеу шін жай заттар – германий, кремний, селен жне ранды заттар – галлийді фосфиды жне т.б.олданады. Таза жартылай ткізгішті заттарды меншікті электр кедергелері 0,65 Ом. (германий) бастап (селен) жетеді.

Таза жартылай ткізгіштерде заря тасышыларды шоырлануы затты тек те. Жартылай ткізгішті меншікті кедергісін тмендету шін жне оан белгілі электр ткізгіштік трлі беру шін – электронды, еректі электрондар басым боланда немесе кемтікті, кемтіктер басым боланда – таза жартылай ткізгішке белгілі оспаны егізеді.

оспа ретінде периодикалы кестені III жне V топтарды элементтері олданады. III топты элементтері кемтікті электр ткізгіштікті рады да акцепторлы оспалар деп аталады, V топты элементтері – электронды электр ткізгіштікті рады да донорлы оспалар деп аталады.

Жартылай ткізгішті меншікті кедергісі оспаны шоырлауынан едуір туелді. оспаны шоыр боланда оны германий шін , ал кремний шін дейін тмендетуге болады. Соны зінде жартылай ткізгіште оспаны бір атомы жартылай ткізгішті атомына келеді.

Жартылай ткізгішті аспаптарды жмысына негізгі мнді электронды – кемтікті ткел орындайды. Бл ткелді ткел деп атайды. детте ткелді ру шін жартылай ткізгішке оспаны кіргізу арылы орындайды. Мысалы, жартылай ткізгішті бір блігіне донорлы оспаны кіргізгенде трлі жартылай ткізгішті, трлі жартылай ткізгішпен, саласы рылады.

ртрлі электр ткізгіштік трлері бар екі жартылай ткізгіш, шектесінде ткелді рылуын арап шыайы. Шектесуге дейін екі жартылай ткізгіштікте электрондар, кемтіктер жне озалмай тран иондар біркелкі таратылан (7.35,а-сурет).

Жартылай ткізгіштер шектескен кезде шекара абатта электрондарды жне кемтіктерді рекомбинациясы (осылуы) теді.

 

а) б) в)

7.35-сурет. ткелді рылуы

трлі жартылай ткізгішті зонасынан еркін электрондар трлі жартылай ткізгіштерді валенттік зонасында бос дегейлерінде орын алады. Сондытан екі жартылай ткізгіштерді шекарасында жылжымалы заряд тасушылар жо абат пайда болады, ол сол себептен жоары электр кедергімен ие болатын бекіту абат деп аталады. (7.35,б-сурет). Бекіту абатты алыдыы бірнеше микроннан аспайды.

Бекіту абатты лкеюіне жартылай ткізгіштерді шекарасында ос электр абатты ратын донорлы жне акцепторлы оспаларды жылжымайтын иондар кедергі салады. Бл абат потенциалдарды жаласу айырымын (потенциалды тосауыл) белгілейді (7.35,в-сурет). Пайда болан потенциалдар айырымы бекіту абатта электр рісті рады. Бл ріс трлі жартылай ткізгіштен электрондарды трлі жартылай ткізгішке жне кемтіктерді трлі жартылай ткізгішке туге бгет салады. Сонымен бірге, электрондара трлі жартылай ткізгіштен трлі жартылай ткізгішке, ал кемтіктерге трлі жартылай ткізгіштен трлі жартылай ткізгішке еркін жылжуа болады, яни потенциалдарды жаласу айырымы негізгі зарядтарды осалысына бгет салмайды. Біра та ткел арылы негізгі емес тасушылар потенциалдарды жаласу айырымы тмендейді, ал сол себептен энергиясы жеткілікті негізгі тасушыларды кейбір блігі потенциалды тосауылды жеіп алады. дрейфті тоа арсы баытталан диффузиялы ток пайдалы болады, яни динамикалы тепе-тедік ралады .

Егер де ткелге, кернеулікті электр рісті бекіту абатта ратын сырты кернеуді ынта салса (7.36, а-сурет), онда бекіту абат кеійді, себебі-болымды жне теріс заряд тасушылар (кемтіктер жне электрондар) жаласу зонадан шыарады.

а)

 

7.36-сурет. Сырты электр рісте электронды – кемтікті ткел.

Бл жадайда ткелді кедергісі те лкен, ал ток те кішкентай – ол негізгі емес заряд тасушылармен ана рылады. Бл ток - кері, ал ткел жабы деп аталады.

Кернеу кзіні арама-арсы полярлы кезінде сырты электр рісті баыты ос электр абатты рісіне арсы болады, бекіту абат жо болады. Бл кездегі ток-тік , ал ткел-ашы деп аталады. ткелді кедергісі тек жартылай ткізгішті кедергісімен белгіленеді.

7.36 - суретте ашы жне жабы ткелдерді толы вольтампарлі сипаттамалары крсетілген.

 

Сипаттамалы сызыты емес. 1

участікте , тік ток кішкентай. 2 участікте , бекіту абат жо, ток тек жартылай ткізгішті кедергісімен белгілінеді. 3 участікте бекіту абат негізгі тасушыларды озалысына арсыласады, шамалы ток негізгі емес заряд тасушыларды озалысымен белгіленеді. Аырында, 4 участікте ткелді тесілуі теді де кері ток тез седі.

Егер де ткелде кернеуді азайтса, онда ткелді басты асиеттері айтадан орына айтады, ал сол себептен тесілу жартылай ткізгіш диодтарда жмыс ережеде пайдаланады.

Егер де ткелді, кері токпен ыздыру арылы, температурасы сіп кетсе, онда заряд тасушыларды саны лкейеді. Бл жадай кері токты одан сайып лкейтеді жне ткеледі одан сайын ыздырады да ткелді бзады. Мндай процесс жылулы тесілу деп аталады. Жылулы тесілу ткелді бзады.

 

Жартылай ткізгішті резистор

Электр кедергісі кернеуден, температурадан жне жарыталандытан туелділі екі шыпасы бар аспап жартылай ткізгішті резистор деп аталады.