உண்மையான செமிகண்டக்டர் சாதனங்களில் pn சந்திப்பு பயன்படுத்தப்படும்போது, அதற்கு வெளிப்புற மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த மின்னழுத்தத்தின் அளவு மற்றும் துருவமுனைப்பு சந்திப்பின் நடத்தை மற்றும் அதன் வழியாக செல்லும் மின்சாரம் ஆகியவற்றை தீர்மானிக்கிறது. மின் விநியோகத்தின் நேர்மறை துருவம் இணைக்கப்பட்டிருந்தால் ப-மண்டலம், மற்றும் எதிர்மறை - செய்ய n-பகுதி, பின்னர் மாறுகிறது p-n-மாற்றம் நேரடி என்று அழைக்கப்படுகிறது. குறிப்பிடப்பட்ட துருவமுனைப்பை மாற்றும்போது, ஆன் செய்யப்படுகிறது p-n-மாற்றம் தலைகீழ் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
நேரடியாக இணைக்கப்படும் போது p-n-மாற்றம், வெளிப்புற மின்னழுத்தம் உள் பரவல் புலத்திற்கு எதிர் திசையில் இருக்கும் சந்திப்பில் ஒரு புலத்தை உருவாக்குகிறது, படம் 2. இதன் விளைவாக வரும் புலத்தின் வலிமை குறைகிறது, இது தடுக்கும் அடுக்கின் குறுகலுடன் சேர்ந்துள்ளது. இதன் விளைவாக, பெரும்பான்மையான சார்ஜ் கேரியர்கள் அதிக எண்ணிக்கையில் அண்டைப் பகுதிக்குள் பரவிச் செல்ல முடிகிறது (சறுக்கல் மின்னோட்டம் மாறாது, ஏனெனில் இது மாற்றத்தின் எல்லைகளில் தோன்றும் சிறுபான்மை கேரியர்களின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்தது), அதாவது. இதன் விளைவாக வரும் மின்னோட்டம் சந்திப்பு வழியாக பாயும், முக்கியமாக பரவல் கூறு மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பரவல் மின்னோட்டம் சாத்தியமான தடையின் உயரத்தைப் பொறுத்தது மற்றும் அது குறையும்போது அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது.
சந்திப்பு வழியாக சார்ஜ் கேரியர்களின் பரவல் அதிகரிப்பு பிராந்தியத்தில் துளைகளின் செறிவு அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது n-வகை மற்றும் பகுதியில் எலக்ட்ரான்கள் ப-வகை. சந்திப்பில் பயன்படுத்தப்படும் வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தின் செல்வாக்கின் காரணமாக சிறுபான்மை கேரியர் செறிவு அதிகரிப்பு சிறுபான்மை கேரியர் ஊசி என்று அழைக்கப்படுகிறது. சமநிலையற்ற சிறுபான்மை கேரியர்கள் குறைக்கடத்தியில் ஆழமாக பரவி அதன் மின் நடுநிலைமையை சீர்குலைக்கின்றன. குறைக்கடத்தியின் நடுநிலை நிலையை மீட்டெடுப்பது வெளிப்புற மூலத்திலிருந்து சார்ஜ் கேரியர்களின் வருகையின் காரணமாக ஏற்படுகிறது. இது நேரடி என்று அழைக்கப்படும் வெளிப்புற சுற்றுகளில் மின்னோட்டம் ஏற்படுவதற்கான காரணம்.
ஆன் செய்யும்போது p-nதலைகீழ் திசையில் மாற்றம், வெளிப்புற தலைகீழ் மின்னழுத்தம் பரவலுடன் ஒரே நேரத்தில் ஒரு மின்சார புலத்தை உருவாக்குகிறது, இது சாத்தியமான தடையின் அதிகரிப்பு மற்றும் தடுக்கும் அடுக்கின் அகலத்தில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, படம் 3. இவை அனைத்தும் குறைக்கிறது பெரும்பான்மை கேரியர்களின் பரவல் நீரோட்டங்கள். மெயின்ஸ்ட்ரீம் அல்லாத ஊடகங்களுக்கு, புலத்தில் p-n- சந்திப்பு முடுக்கிக்கொண்டே இருக்கிறது, எனவே சறுக்கல் மின்னோட்டம் மாறாது.
இவ்வாறு, ஒரு விளைவான மின்னோட்டம் சந்திப்பு வழியாக பாயும், முக்கியமாக சிறுபான்மை கேரியர் டிரிஃப்ட் மின்னோட்டத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. டிரிஃப்டிங் மைனாரிட்டி கேரியர்களின் எண்ணிக்கை பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைச் சார்ந்து இல்லை என்பதால் (அது அவற்றின் வேகத்தை மட்டுமே பாதிக்கிறது), பின் தலைகீழ் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, சந்திப்பு வழியாக மின்னோட்டம் கட்டுப்படுத்தும் மதிப்பை நோக்கி செல்கிறது. ஐ எஸ், இது செறிவு மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. நன்கொடையாளர் மற்றும் ஏற்பி அசுத்தங்களின் அதிக செறிவு, செறிவூட்டல் மின்னோட்டம் குறைகிறது, மேலும் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது செறிவூட்டல் மின்னோட்டம் அதிவேகமாக வளர்கிறது.
1.3 p-n சந்திப்பின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு
மூலம் மின்னோட்டத்தின் சார்பு p-n- அதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்திலிருந்து மாற்றம் ஐ = f(யு) தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது p-n-மாற்றம், படம் 4.
எலக்ட்ரான்-துளை மாற்றத்தின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு சமன்பாட்டால் விவரிக்கப்படுகிறது ஈபர்ஸ்-மோல்:
, (1)
எங்கே ஐ- மின்னழுத்தத்தில் சந்திப்பு வழியாக மின்னோட்டம் யு;
ஐ எஸ்- சிறுபான்மை சார்ஜ் கேரியர்களால் உருவாக்கப்பட்ட செறிவு மின்னோட்டம். ஐ எஸ்சிறுபான்மை கேரியர்களின் செறிவு வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது என்பதால், வெப்ப மின்னோட்டம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது;
கே இ- எலக்ட்ரான் கட்டணம்;
கே- போல்ட்ஸ்மேன் நிலையான;
டி- முழுமையான வெப்பநிலை;
- மாறுதல் வெப்பநிலை திறன், அறை வெப்பநிலையில் 0.025 V = 25 mV க்கு சமமாக இருக்கும்.
என்றால் р-n- மாற்றம் முன்னோக்கி திசையில் இயக்கப்பட்டது, மின்னழுத்தம் யு கூட்டல் குறியுடன் எடுத்துக் கொள்ளுங்கள், எதிர் வழியில் இருந்தால் - கழித்தல் குறியுடன்.
நேரடி மின்னழுத்தத்துடன் 
சொல்லுடன் ஒப்பிடும்போது ஒருவர் புறக்கணிக்கப்படலாம் 
, மற்றும் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு முற்றிலும் அதிவேக தன்மையைக் கொண்டிருக்கும்.
தலைகீழ் (எதிர்மறை) மின்னழுத்தத்துடன் 
கால 
ஒற்றுமையுடன் ஒப்பிடும்போது புறக்கணிக்கப்படலாம், மேலும் தற்போதைய சமமாக மாறிவிடும் 
.
இருப்பினும், Eq. ஈபர்ஸ்-மோல்மிக தோராயமாக உண்மையான மின்னோட்ட மின்னழுத்த பண்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது, ஏனெனில் இது குறைக்கடத்திகளில் நிகழும் பல இயற்பியல் செயல்முறைகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளாது. இத்தகைய செயல்முறைகளில் பின்வருவன அடங்கும்: தடுப்பு அடுக்கில் கேரியர்களின் உருவாக்கம் மற்றும் மறுசீரமைப்பு, மேற்பரப்பு கசிவு நீரோட்டங்கள், நடுநிலை பகுதிகளின் எதிர்ப்பின் குறுக்கே மின்னழுத்த வீழ்ச்சி, வெப்ப, பனிச்சரிவு மற்றும் சுரங்கப்பாதை முறிவுகளின் நிகழ்வுகள்.
சந்திப்பின் வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் முக்கியமற்றதாக இருந்தால், நடுநிலை பகுதிகளின் எதிர்ப்பின் குறுக்கே மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை புறக்கணிக்க முடியும். இருப்பினும், மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் போது, இந்த செயல்முறையானது சாதனத்தின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளில் பெருகிய முறையில் அதிக விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது, அதாவது. அதன் உண்மையான குணாதிசயம் ஒரு சிறிய கோணத்தில் சென்று, தடை அடுக்கில் உள்ள மின்னழுத்தம் தொடர்பு திறன் வேறுபாட்டிற்கு சமமாக மாறும் போது நேர்கோட்டில் சிதைகிறது.
ஒரு குறிப்பிட்ட தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தில், தலைகீழ் மின்னோட்டத்தில் கூர்மையான அதிகரிப்பு காணப்படுகிறது. இந்த நிகழ்வு மாற்றம் முறிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. மூன்று வகையான முறிவுகள் உள்ளன: சுரங்கப்பாதை, பனிச்சரிவு மற்றும் வெப்பம். சுரங்கப்பாதை மற்றும் பனிச்சரிவு முறிவுகள் மின் முறிவு வகைகள் மற்றும் சந்திப்பில் உள்ள மின்சார புல வலிமையின் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையது. வெப்ப முறிவு சந்திப்பின் அதிக வெப்பத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
சுரங்கப்பாதை விளைவு (ஜீனர் விளைவு) வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களை ஒரு குறைக்கடத்தியிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நேரடியாக மாற்றுவதைக் கொண்டுள்ளது (அவை ஏற்கனவே இலவச சார்ஜ் கேரியர்களாக இருக்கும்), இது மாற்றத்தின் போது அதிக மின்சார புல வலிமையில் சாத்தியமாகும். சந்திப்பில் இத்தகைய உயர் மின்சார புல வலிமையை, அசுத்தங்களின் அதிக செறிவில் அடைய முடியும் ப- மற்றும் nமாற்றம் தடிமன் மிகவும் சிறியதாக இருக்கும் பகுதிகள்.
பரந்த அளவில் p-nநடுத்தர அல்லது குறைந்த அசுத்தங்கள் கொண்ட குறைக்கடத்திகளால் உருவாகும் சந்திப்புகள், எலக்ட்ரான்களின் சுரங்கப்பாதை கசிவு நிகழ்தகவு குறைகிறது மற்றும் பனிச்சரிவு முறிவு அதிகமாகிறது.
ஒரு குறைக்கடத்தியில் எலக்ட்ரானின் சராசரி இலவச பாதை சந்திப்பின் தடிமனை விட கணிசமாக குறைவாக இருக்கும்போது பனிச்சரிவு முறிவு ஏற்படுகிறது. அவற்றின் இலவச பாதையின் போது, எலக்ட்ரான்கள் மாற்றத்தில் அணுக்களை அயனியாக்குவதற்கு போதுமான இயக்க ஆற்றலைக் குவித்தால், தாக்க அயனியாக்கம் ஏற்படுகிறது, அதனுடன் சார்ஜ் கேரியர்களின் பனிச்சரிவு பெருக்கமும் ஏற்படுகிறது. தாக்க அயனியாக்கத்தின் விளைவாக உருவாக்கப்பட்ட இலவச சார்ஜ் கேரியர்கள் தலைகீழ் நிலைமாற்ற மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்கின்றன.
சார்ஜ் கேரியர்களின் எண்ணிக்கையில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு காரணமாக வெப்ப முறிவு ஏற்படுகிறது p-n- வெப்ப ஆட்சியின் மீறல் காரணமாக மாற்றம். சந்திப்புக்கு மின்சாரம் வழங்கப்பட்டது பிஅர்ர் = ஐ arr யுகழிவுகளை சூடாக்க செலவிடப்படுகிறது. தடுப்பு அடுக்கில் வெளியிடப்படும் வெப்பம் முக்கியமாக படிக லட்டியின் வெப்ப கடத்துத்திறன் காரணமாக அகற்றப்படுகிறது. சந்திப்பில் இருந்து வெப்பத்தை அகற்றுவதற்கான மோசமான நிலைமைகளின் கீழ், அதே போல் சந்திப்பில் உள்ள தலைகீழ் மின்னழுத்தம் ஒரு முக்கியமான மதிப்பிற்கு மேல் அதிகரிக்கும் போது, அணுக்களின் வெப்ப அயனியாக்கம் ஏற்படும் வெப்பநிலையில் அதை வெப்பப்படுத்த முடியும். இந்த வழக்கில் உருவாக்கப்பட்ட சார்ஜ் கேரியர்கள் சந்திப்பு வழியாக தலைகீழ் மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்கின்றன, இது அதன் மேலும் வெப்பத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இத்தகைய அதிகரித்துவரும் செயல்முறையின் விளைவாக, மாற்றம் ஏற்றுக்கொள்ள முடியாத வெப்பமாகிறது மற்றும் ஒரு வெப்ப முறிவு ஏற்படுகிறது, இது படிகத்தின் அழிவால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.
சந்திப்பு வெப்பமடையும் போது சார்ஜ் கேரியர்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்பு அதன் எதிர்ப்பில் குறைவதற்கும் அதன் குறுக்கே உருவாக்கப்படும் மின்னழுத்தத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது. இதன் விளைவாக, வெப்ப முறிவின் போது தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளின் தலைகீழ் கிளையில் எதிர்மறை வேறுபாடு எதிர்ப்பைக் கொண்ட ஒரு பிரிவு தோன்றுகிறது.
-இது ஒரு படிகத்தில் எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை கடத்தல் பரப்புகளை பிரிக்கும் பகுதி.
எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்பு ஒற்றை ஒற்றை படிகத்தில் செய்யப்படுகிறது, இதில் மின்னணு மற்றும் துளை கடத்துத்திறன் பகுதிகளுக்கு இடையே மிகவும் கூர்மையான எல்லை பெறப்படுகிறது.
படம் ஒரு குறைக்கடத்தியின் இரண்டு அருகிலுள்ள பகுதிகளைக் காட்டுகிறது, அவற்றில் ஒன்று நன்கொடையாளர் அசுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது (மின்னணு, அதாவது n-கடத்துத்திறன்), மற்றொன்று ஏற்பி தூய்மையற்றது (துளை கடத்துத்திறனின் பகுதி, அதாவது பி-கடத்துத்திறன் ) இந்த அல்லது அந்த வகை குறைக்கடத்தி எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, கட்டுரையைப் படிக்க பரிந்துரைக்கிறோம் -தூய்மையற்ற குறைக்கடத்திகள்.
பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் இல்லாத நிலையில், பெரும்பான்மையான சார்ஜ் கேரியர்களின் பரவல் ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு காணப்படுகிறது. எலக்ட்ரான்கள் முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களாக இருப்பதால், n பகுதியில் அவற்றின் செறிவு அதிகமாக இருப்பதால், அவை பி-பிராந்தியத்தில் பரவி, இந்தப் பகுதியின் எல்லை அடுக்கை எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்கிறது. ஆனால் அவற்றின் இடத்தை விட்டு வெளியேறி, எலக்ட்ரான்கள் காலியான இடங்களை - துளைகளை உருவாக்குகின்றன, இதன் மூலம் n-பிராந்தியத்தின் எல்லை அடுக்கை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்கிறது. எனவே, மிகவும் குறுகிய காலத்திற்குப் பிறகு, இடைமுகத்தின் இருபுறமும் எதிரெதிர் அடையாளத்தின் ஸ்பேஸ் சார்ஜ்கள் உருவாகின்றன.
விண்வெளி கட்டணங்களால் உருவாக்கப்பட்ட மின்சார புலம் துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் மேலும் பரவலைத் தடுக்கிறது. என்று ஒரு உள்ளது சாத்தியமான தடை, இதன் உயரம் எல்லை அடுக்கில் உள்ள சாத்தியமான வேறுபாட்டால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.
எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்பு, அதன் வெளிப்புற வடிவமைப்பில், குறைக்கடத்தி டையோடு வடிவத்தில் செயல்படுத்தப்படுகிறது.
எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்பில் வெளிப்புற மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்பட்டால், மூலத்தின் எதிர்மறை துருவமானது மின்னணு கடத்துத்திறன் கொண்ட பகுதியுடன் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், நேர்மறை துருவமானது துளை கடத்துத்திறன் கொண்ட பகுதியுடன் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், அதன் மின்னழுத்தத்தின் திசை வெளிப்புற மூலமானது p-n சந்திப்பின் மின்சார புலத்திற்கு எதிரே இருக்கும், இது p-n சந்திப்பு வழியாக மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்கும். எழும்நேரடி மின்னோட்டம்,இது முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களின் இயக்கத்தால் ஏற்படும், எங்கள் விஷயத்தில் இது p பகுதியிலிருந்து n பகுதிக்கு துளைகளின் இயக்கம் மற்றும் n பகுதியிலிருந்து p க்கு எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம். எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்திற்கு நேர்மாறாக துளைகள் நகர்கின்றன என்பதை நீங்கள் அறிந்து கொள்ள வேண்டும், எனவே உண்மையில், மின்னோட்டம் ஒரு திசையில் பாய்கிறது. இந்த இணைப்பு அழைக்கப்படுகிறதுநேரடி. தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளில், அத்தகைய இணைப்பு முதல் நாற்புறத்தில் உள்ள வரைபடத்தின் பகுதிக்கு ஒத்திருக்கும்.
ஆனால் நீங்கள் p-n சந்திப்பில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்தின் துருவமுனைப்பை எதிர்மாறாக மாற்றினால், எல்லை அடுக்கில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் இடைமுகத்திலிருந்து மூலத்தின் நேர்மறை துருவத்திற்கும், துளைகள் எதிர்மறைக்கும் நகரத் தொடங்கும். இதன் விளைவாக, இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் எல்லை அடுக்கிலிருந்து விலகி, அதன் மூலம் நடைமுறையில் சார்ஜ் கேரியர்கள் இல்லாத ஒரு அடுக்கை உருவாக்கும். இதன் விளைவாக, pn சந்திப்பில் உள்ள மின்னோட்டம் பல்லாயிரக்கணக்கான மடங்கு குறைகிறது, இது பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக கருதப்படுகிறது. எழுகிறது தலைகீழ் மின்னோட்டம், முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களால் உருவாக்கப்படாத இந்த இணைப்பு அழைக்கப்படுகிறது தலைகீழ். தற்போதைய மின்னழுத்த குணாதிசயத்தில், அத்தகைய இணைப்பு மூன்றாவது குவாட்ரண்டில் உள்ள வரைபடத்தின் பகுதிக்கு ஒத்திருக்கும்.
தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு
ஒரு எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்பை நேரடியாக இணைக்கும் போது, தற்போதைய மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கிறது. தலைகீழாக இணைக்கப்படும்போது, மின்னோட்டம் I us இன் மதிப்பை அடைகிறது, இது செறிவூட்டல் மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.மின்னழுத்தத்தை மீண்டும் இயக்கும்போது தொடர்ந்து அதிகரித்தால், டையோடு முறிவு ஏற்படலாம். இந்த பண்பு பல்வேறு ஜீனர் டையோட்கள் போன்றவற்றிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
pn சந்திப்புகளின் பண்புகள் எலக்ட்ரானிக்ஸில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதாவது டையோட்கள், டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் பிற குறைக்கடத்திகள்.
p-n (pe-en) சந்திப்பு என்பது இரண்டு p- மற்றும் n-வகை செமிகண்டக்டர்களின் சந்திப்பில் உள்ள இடத்தின் ஒரு பகுதி ஆகும், இதில் ஒரு வகை கடத்துத்திறனிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றம் ஏற்படுகிறது, அத்தகைய மாற்றம் எலக்ட்ரான்-துளை மாற்றம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.
இரண்டு வகையான குறைக்கடத்திகள் உள்ளன: p மற்றும் n வகைகள். n வகையில், முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்கள் எலக்ட்ரான்கள் , மற்றும் p - வகைகளில் பிரதானமானவை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன துளைகள். ஒரு அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரான் அகற்றப்பட்ட பிறகு நேர்மறை துளை தோன்றும் மற்றும் அதன் இடத்தில் ஒரு நேர்மறை துளை உருவாகிறது.
ஒரு p-n சந்திப்பு எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, நீங்கள் அதன் கூறுகளைப் படிக்க வேண்டும், அதாவது p-வகை மற்றும் n-வகை குறைக்கடத்தி.
P மற்றும் n வகை குறைக்கடத்திகள் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் அடிப்படையில் தயாரிக்கப்படுகின்றன, இது மிக அதிக அளவு தூய்மையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே சிறிதளவு அசுத்தங்கள் (0.001% க்கும் குறைவாக) அதன் மின் பண்புகளை கணிசமாக மாற்றுகின்றன.
n-வகை குறைக்கடத்தியில், முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்கள் எலக்ட்ரான்கள் . அவற்றைப் பெற அவர்கள் பயன்படுத்துகிறார்கள் நன்கொடை அசுத்தங்கள், சிலிக்கானில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டவை,- பாஸ்பரஸ், ஆண்டிமனி, ஆர்சனிக்.
ஒரு p-வகை குறைக்கடத்தியில், முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்கள் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன துளைகள் . அவற்றைப் பெற அவர்கள் பயன்படுத்துகிறார்கள் ஏற்பி அசுத்தங்கள் — அலுமினியம், போரான்
குறைக்கடத்தி n - வகை (மின்னணு கடத்துத்திறன்)
ஒரு தூய்மையற்ற பாஸ்பரஸ் அணு பொதுவாக படிக லட்டியின் தளங்களில் முக்கிய அணுவை மாற்றுகிறது. இந்த வழக்கில், பாஸ்பரஸ் அணுவின் நான்கு வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் அண்டை நான்கு சிலிக்கான் அணுக்களின் நான்கு வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களுடன் தொடர்பு கொண்டு, எட்டு எலக்ட்ரான்களின் நிலையான ஷெல்லை உருவாக்குகின்றன. பாஸ்பரஸ் அணுவின் ஐந்தாவது வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான் அதன் அணுவுடன் பலவீனமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் வெளிப்புற சக்திகளின் செல்வாக்கின் கீழ் (லட்டியின் வெப்ப அதிர்வுகள், வெளிப்புற மின்சார புலம்) எளிதில் சுதந்திரமாகி, உருவாக்குகிறது இலவச எலக்ட்ரான்களின் அதிகரித்த செறிவு . படிகமானது மின்னணு அல்லது n-வகை கடத்துத்திறனைப் பெறுகிறது . இந்த வழக்கில், பாஸ்பரஸ் அணு, எலக்ட்ரான் இல்லாதது, சிலிக்கான் படிக லட்டுக்கு நேர்மறை கட்டணத்துடன் கடுமையாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் எலக்ட்ரான் ஒரு மொபைல் எதிர்மறை மின்னூட்டமாகும். வெளிப்புற சக்திகள் இல்லாத நிலையில், அவை ஒருவருக்கொருவர் ஈடுசெய்கின்றன, அதாவது சிலிக்கானில் n-வகைஇலவச கடத்தும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை தீர்மானிக்கப்படுகிறதுஅறிமுகப்படுத்தப்பட்ட நன்கொடை அசுத்த அணுக்களின் எண்ணிக்கை.
குறைக்கடத்தி p - வகை (துளை கடத்துத்திறன்)
மூன்று வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களை மட்டுமே கொண்ட ஒரு அலுமினிய அணு, அண்டை சிலிக்கான் அணுக்களுடன் ஒரு நிலையான எட்டு-எலக்ட்ரான் ஷெல்லை உருவாக்க முடியாது, ஏனெனில் இதற்கு மற்றொரு எலக்ட்ரான் தேவைப்படுகிறது, இது அருகிலுள்ள சிலிக்கான் அணுக்களில் ஒன்றிலிருந்து எடுக்கும். எலக்ட்ரான்-குறைவான சிலிக்கான் அணு நேர்மறை மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அது அண்டை சிலிக்கான் அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரானைப் பிடிக்க முடியும் என்பதால், இது ஒரு துளை எனப்படும் படிக லேட்டிஸுடன் தொடர்புபடுத்தப்படாத மொபைல் நேர்மறை மின்னூட்டமாகக் கருதப்படலாம். எலக்ட்ரானைக் கைப்பற்றிய ஒரு அலுமினிய அணு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மையமாக மாறும், இது படிக லட்டுக்கு கடுமையாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. அத்தகைய குறைக்கடத்தியின் மின் கடத்துத்திறன் துளைகளின் இயக்கத்தால் ஏற்படுகிறது, அதனால்தான் இது p-வகை துளை குறைக்கடத்தி என்று அழைக்கப்படுகிறது. துளை செறிவு அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட ஏற்பி தூய்மையற்ற அணுக்களின் எண்ணிக்கையை ஒத்துள்ளது.
மின் மாற்றங்கள்
மின் மாற்றம்ஒரு குறைக்கடத்தியில், இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையே உள்ள எல்லை அடுக்கு, அதன் இயற்பியல் பண்புகள் குறிப்பிடத்தக்க இயற்பியல் வேறுபாடுகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
பின்வரும் வகையான மின்மாற்றங்கள் வேறுபடுகின்றன:
§ எலக்ட்ரான் துளை, அல்லது p-n சந்திப்பு- பல்வேறு வகையான மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்தியின் இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையே ஒரு மாற்றம்;
§ இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையிலான மாற்றங்கள், அவற்றில் ஒன்று உலோகமாகவும் மற்றொன்று குறைக்கடத்தியாகவும் இருந்தால் ப-அல்லது n-வகை ( உலோக-குறைக்கடத்தி மாற்றம்);
§ ஒரே வகையான மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையே உள்ள மாற்றங்கள், தூய்மையற்ற செறிவில் வேறுபடுகின்றன;
§ வெவ்வேறு பேண்ட் இடைவெளிகளைக் கொண்ட இரண்டு குறைக்கடத்தி பொருட்களுக்கு இடையே மாற்றங்கள் ( heterozunctions).
பல குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் (டையோட்கள், டிரான்சிஸ்டர்கள், தைரிஸ்டர்கள், முதலியன) செயல்பாடு பல்வேறு வகையான கடத்துத்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்திகளுக்கு இடையேயான தொடர்பில் எழும் நிகழ்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது.
ஒரு செமிகண்டக்டர் ஒற்றைப் படிகத்தின் இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையே உள்ள எல்லை, அதில் ஒன்று வகை மின் கடத்துத்திறன் கொண்டது ப, மற்றும் மற்றது போன்றது nஎலக்ட்ரான் துளை மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. பிராந்தியங்களில் முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவுகள் பமற்றும் nசமமாகவோ அல்லது கணிசமாக வேறுபட்டதாகவோ இருக்கலாம். பி–என்துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் செறிவு N p N n க்கு கிட்டத்தட்ட சமமாக இருக்கும் மாற்றம் சமச்சீர் எனப்படும். பிரதான சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவு வேறுபட்டால் (N p >> N n அல்லது N p<< N n) и отличаются в 100…1000 раз, то такие переходы называют சமச்சீரற்ற.
சமச்சீரற்ற p-n-மாற்றங்கள் சமச்சீர்வை விட பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எனவே எதிர்காலத்தில் அவற்றை மட்டுமே கருத்தில் கொள்வோம்.
ஒரு செமிகண்டக்டர் ஒற்றை படிகத்தை (படம் 1.12) கருத்தில் கொள்வோம், இதில் ஒருபுறம், ஏற்றுக்கொள்ளும் தூய்மையற்ற தன்மை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது தோற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது
மின் கடத்துத்திறன் வகை ப, மறுபுறம், ஒரு நன்கொடையாளர் தூய்மையற்ற தன்மை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இதன் காரணமாக வகையின் மின் கடத்துத்திறன் அங்கு தோன்றியது n. பிராந்தியத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு மொபைல் பாசிட்டிவ் சார்ஜ் கேரியரும் ப(துளை) ஒரு ஏற்பி அசுத்தத்தின் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிக்கு ஒத்திருக்கிறது, ஆனால் அசையாது, படிக லட்டியின் முனையில் மற்றும் பகுதியில் அமைந்துள்ளது nஒவ்வொரு இலவச எலக்ட்ரானும் ஒரு நன்கொடை அசுத்தத்தின் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிக்கு ஒத்திருக்கிறது, இதன் விளைவாக முழு ஒற்றை படிகமும் மின்சாரம் நடுநிலையாக இருக்கும்.
மின்சார கட்டணங்களின் இலவச கேரியர்கள், ஒரு செறிவு சாய்வின் செல்வாக்கின் கீழ், அதிக செறிவு கொண்ட இடங்களிலிருந்து குறைந்த செறிவு கொண்ட இடங்களுக்கு செல்லத் தொடங்குகின்றன. இதனால், அப்பகுதியில் இருந்து துளைகள் பரவும் பபிராந்தியத்திற்கு n, மற்றும் எலக்ட்ரான்கள், மாறாக, இப்பகுதியில் இருந்து வந்தவை nபிராந்தியத்திற்கு ப. மின் கட்டணங்களின் இந்த இயக்கம் ஒன்றையொன்று நோக்கி செலுத்தும் ஒரு பரவல் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது p-n- மாற்றம். ஆனால் அந்த ஓட்டை பகுதிக்கு வெளியே வந்தவுடன் பபகுதிக்குள் நகரும் n, இது எலக்ட்ரான்களால் சூழப்பட்டிருப்பதைக் காண்கிறது, அவை இப்பகுதியில் மின் கட்டணங்களின் முக்கிய கேரியர்களாகும். n. எனவே, ஒரு எலக்ட்ரான் ஒரு இலவச அளவை நிரப்புவதற்கான அதிக நிகழ்தகவு உள்ளது மற்றும் ஒரு மறுசீரமைப்பு நிகழ்வு ஏற்படும், இதன் விளைவாக ஒரு துளை அல்லது எலக்ட்ரான் இருக்காது, ஆனால் மின்சாரம் நடுநிலையான குறைக்கடத்தி அணு இருக்கும். ஆனால் முன்பு ஒவ்வொரு துளையின் நேர்மறை மின்னேற்றமும், அப்பகுதியில் உள்ள ஏற்பி தூய்மையற்ற அயனியின் எதிர்மறை மின்னூட்டத்தால் ஈடுசெய்யப்பட்டிருந்தால் ப, மற்றும் எலக்ட்ரான் சார்ஜ் என்பது பிராந்தியத்தில் உள்ள நன்கொடை அசுத்த அயனியின் நேர்மறை கட்டணம் ஆகும் n, பின்னர் ஒரு துளை மற்றும் எலக்ட்ரானின் மறுசீரமைப்புக்குப் பிறகு, இந்த துளை மற்றும் எலக்ட்ரானை உருவாக்கிய அசைவற்ற அசுத்த அயனிகளின் மின் கட்டணங்கள் ஈடுசெய்யப்படாமல் இருந்தன. முதலாவதாக, அசுத்த அயனிகளின் ஈடுசெய்யப்படாத கட்டணங்கள் இடைமுகத்திற்கு அருகில் தங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன (படம் 1.13), அங்கு ஒரு குறுகிய இடைவெளியால் பிரிக்கப்பட்ட விண்வெளி கட்டணங்களின் அடுக்கு உருவாகிறது. இந்தக் கட்டணங்களுக்கு இடையே ஒரு மின்புலம் தீவிரத்துடன் எழுகிறது ஈ, இது சாத்தியமான தடை புலம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த புலத்தை தீர்மானிக்கும் இரண்டு மண்டலங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் உள்ள சாத்தியமான வேறுபாடு தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாடு என அழைக்கப்படுகிறது.
இந்த மின்சார புலம் மின்சார கட்டணங்களின் மொபைல் கேரியர்களில் செயல்படத் தொடங்குகிறது. அதனால், அப்பகுதியில் ஓட்டைகள் ப- முக்கிய கேரியர்கள், இந்த புலத்தின் செயல்பாட்டு மண்டலத்திற்குள் நுழைந்து, அதிலிருந்து ஒரு தடுப்பு, விரட்டும் விளைவை அனுபவித்து, இந்த புலத்தின் விசையின் கோடுகளில் நகர்ந்து, பகுதிக்கு ஆழமாக தள்ளப்படும். ப. இதேபோல், இப்பகுதியில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் n, சாத்தியமான தடுப்பு புலத்தின் வரம்பிற்குள் விழுந்து, அதன் மூலம் ஆழமான பகுதிக்குள் தள்ளப்படும் n. இவ்வாறு, சாத்தியமான தடுப்பு புலம் செயல்படும் ஒரு குறுகிய பகுதியில், நடைமுறையில் இலவச மின்சார கட்டண கேரியர்கள் இல்லாத இடத்தில் ஒரு அடுக்கு உருவாகிறது, இதன் விளைவாக, அதிக எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது. இது தடை அடுக்கு என்று அழைக்கப்படுகிறது.
பகுதியில் இருந்தால் பஇந்த பிராந்தியத்திற்கான சிறுபான்மை கேரியராக இருக்கும் ஒரு இலவச எலக்ட்ரான், எப்படியாவது இடைமுகத்திற்கு அருகில் முடிந்தால், அது சாத்தியமான தடையின் மின்சார புலத்தில் இருந்து விரைவான விளைவை அனுபவிக்கும், இதன் விளைவாக இந்த எலக்ட்ரான் இடைமுகம் முழுவதும் வீசப்படும். பிராந்தியத்திற்குள் n, அது முக்கிய கேரியராக இருக்கும். இதேபோல், பகுதியில் இருந்தால் nஒரு சிறுபான்மை கேரியர் (துளை) தோன்றினால், சாத்தியமான தடுப்பு புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் அது பிராந்தியத்தில் வீசப்படும் ப, அது ஏற்கனவே முக்கிய கேரியராக இருக்கும். சிறுபான்மை ஊடகங்களின் இயக்கம் மூலம் p-n- சாத்தியமான தடையின் மின்சார புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் மாற்றம் சறுக்கல் தற்போதைய கூறுகளை தீர்மானிக்கிறது.
வெளிப்புற மின்சார புலம் இல்லாத நிலையில், மின் கட்டணங்களின் பெரும்பான்மை மற்றும் சிறுபான்மை கேரியர்களின் ஓட்டங்களுக்கு இடையில் ஒரு மாறும் சமநிலை நிறுவப்படுகிறது. அதாவது, மின்னோட்டத்தின் பரவல் மற்றும் சறுக்கல் கூறுகளுக்கு இடையில் p-n-மாற்றம், ஏனெனில் இந்த கூறுகள் ஒன்றையொன்று நோக்கி செலுத்தப்படுகின்றன.
சாத்தியமான வரைபடம் p-n-மாற்றம் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 1.13, மற்றும் பிராந்தியங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் உள்ள சாத்தியம் பூஜ்ஜிய சாத்தியமாக எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது. தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாடு இடைமுகத்தில் உயரத்துடன் ஒரு சாத்தியமான தடையை உருவாக்குகிறது. பரவல் (பிராந்தியத்திலிருந்து) காரணமாக வலமிருந்து இடமாக நகர முனையும் எலக்ட்ரான்களுக்கான சாத்தியமான தடையை வரைபடம் காட்டுகிறது. nபிராந்தியத்திற்கு ப) நேர்மறை ஆற்றலை மேல்நோக்கி நகர்த்தினால், இடமிருந்து வலமாக (பிராந்தியத்திலிருந்து) பரவும் துளைகளுக்கான சாத்தியமான தடையின் படத்தைப் பெறலாம். பபிராந்தியத்திற்கு n).
வெளிப்புற மின்சார புலம் இல்லாத நிலையில் மற்றும் டைனமிக் சமநிலையின் நிபந்தனையின் கீழ், குறைக்கடத்தி படிகத்தின் இரு கடத்தல் பகுதிகளிலும் ஒற்றை ஃபெர்மி நிலை நிறுவப்பட்டது.
இருப்பினும், குறைக்கடத்திகளில் இருந்து ப-வகை ஃபெர்மி நிலை
வேலன்ஸ் பேண்டின் மேல் நோக்கியும், குறைக்கடத்திகளிலும் மாறுகிறது n-வகை -
கடத்தல் பட்டையின் கீழே, பின்னர் அகலத்தில் p-n-மாற்றம், ஆற்றல் பட்டை வரைபடம் (படம். 1.14) வளைந்து ஒரு சாத்தியமான தடை உருவாகிறது:
இப்பகுதியில் எலக்ட்ரானால் கடக்க வேண்டிய ஆற்றல் தடை எங்கே nஅதனால் அவர் அந்த பகுதிக்கு செல்லலாம் ப, அல்லது இதேபோல் பகுதியில் ஒரு துளை பஅதனால் அவள் அந்த பகுதிக்கு செல்ல முடியும் n .
சாத்தியமான தடையின் உயரம் அசுத்தங்களின் செறிவைப் பொறுத்தது, ஏனெனில் அது மாறும்போது, ஃபெர்மி நிலை மாறுகிறது, பேண்ட் இடைவெளியின் நடுவில் இருந்து அதன் மேல் அல்லது கீழ் எல்லைக்கு மாறுகிறது.
1.7.2. p-n சந்திப்பின் கேட் சொத்து
பி–என்-சந்தி அதன் வழியாக பாயும் மின்னோட்டத்தின் திசையைப் பொறுத்து அதன் மின் எதிர்ப்பை மாற்றும் பண்பு உள்ளது. இந்த சொத்து அழைக்கப்படுகிறது வால்வு, மற்றும் இந்த சொத்து கொண்ட ஒரு சாதனம் அழைக்கப்படுகிறது மின்சார வால்வு.
கருத்தில் கொள்வோம் p-n- படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள துருவமுனைப்புடன் வெளிப்புற மின்னழுத்த மூல Uin இணைக்கப்பட்டுள்ள சந்திப்பு. 1.15, "+" பகுதிக்கு ப-வகை, "-" பகுதிக்கு n-வகை. இந்த இணைப்பு அழைக்கப்படுகிறது நேரடி இணைப்பு p-n- மாற்றம் (அல்லது p-n சந்திப்பின் நேரடி சார்பு) பின்னர் வெளிப்புற மூலத்தின் மின்சார புலம் வலிமை ஈ Vn சாத்தியமான தடையின் புல வலிமையை நோக்கி செலுத்தப்படும் ஈஅதனால் ஏற்படும் பதற்றம் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும் ஈமறு:
E வெட்டு = E - E in , (1.14).
இது, சாத்தியமான தடையின் உயரம் குறைவதற்கும், முன்னோக்கி மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படும், இடைமுகம் முழுவதும் பரவும் பெரும்பான்மையான கேரியர்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதற்கும் வழிவகுக்கும். p-n- மாற்றம். இந்த வழக்கில், முக்கிய கேரியர்களில் சாத்தியமான தடுப்பு புலத்தின் தடுப்பு, விரட்டும் விளைவு குறைவதால், தடுக்கும் அடுக்கின் அகலம் குறைகிறது ('< ) и, соответственно, уменьшается его сопротивление.
வெளிப்புற மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, முன்னோக்கி மின்னோட்டம் p-n- மாற்றம் அதிகரிக்கிறது. இடைமுகத்தைத் தாண்டிய பிறகு, பெரும்பான்மை கேரியர்கள் குறைக்கடத்தியின் எதிர் பகுதியில் சிறுபான்மை கேரியர்களாக மாறுகின்றன, மேலும் அதில் ஆழமாகச் சென்று, இந்த பிராந்தியத்தின் பெரும்பான்மை கேரியர்களுடன் மீண்டும் இணைகின்றன. ஆனால் வெளிப்புற ஆதாரம் இணைக்கப்பட்டிருக்கும் வரை, சந்தி வழியாக மின்னோட்டம் வெளிப்புற சுற்றுகளில் இருந்து எலக்ட்ரான்களின் தொடர்ச்சியான ஓட்டத்தால் பராமரிக்கப்படுகிறது. n- பிராந்தியம் மற்றும் அவர்கள் வெளியேறுதல் பவெளிப்புற சுற்றுக்குள் உள்ள பகுதிகள், இதன் காரணமாக துளைகளின் செறிவு ப- பிராந்தியங்கள்
மூலம் சார்ஜ் கேரியர்கள் அறிமுகம் p-nஇந்த கேரியர்கள் சிறுபான்மையாக இருக்கும் குறைக்கடத்தியின் பகுதிக்கு சாத்தியமான தடையின் உயரம் குறையும் போது ஏற்படும் மாற்றம் சார்ஜ் கேரியர் ஊசி.
துளை பகுதியில் இருந்து நேரடி மின்னோட்டம் பாயும் போது ஆர்மின்னணு மண்டலத்தில் nதுளைகள் உட்செலுத்தப்படுகின்றன, மேலும் எலக்ட்ரான் பகுதியிலிருந்து துளை பகுதிக்குள் எலக்ட்ரான்கள் செலுத்தப்படுகின்றன.
ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்ட ஒரு ஊசி அடுக்கு அழைக்கப்படுகிறது உமிழ்ப்பான்; சிறுபான்மை சார்ஜ் கேரியர்களின் உட்செலுத்துதல் ஏற்படும் அடுக்கு - அடிப்படை.
படத்தில். படம் 1.16 முன்னோக்கி சார்புடன் தொடர்புடைய ஆற்றல் பட்டை வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது p-n- மாற்றம்.
என்றால் р-n- எதிர் துருவமுனைப்புடன் வெளிப்புற மூலத்தை “–” சந்திப்பில் இணைக்கவும் ப-வகை, பகுதிக்கு “+” n-வகை (படம் 1.17), பின்னர் அத்தகைய இணைப்பு அழைக்கப்படுகிறது p-n சந்திப்பின் தலைகீழ் மாறுதல்(அல்லது p-n சந்திப்பின் தலைகீழ் சார்பு).
இந்த வழக்கில், இந்த மூலத்தின் மின்சார புலம் வலிமை ஈ vn மின்புல வலிமையின் அதே திசையில் இயக்கப்படும் ஈசாத்தியமான தடை; சாத்தியமான தடையின் உயரம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் பெரும்பான்மையான கேரியர்களின் பரவல் மின்னோட்டம் நடைமுறையில் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாகிறது. பிரதான சார்ஜ் கேரியர்களில் மொத்த மின்சார புலத்தின் அதிகரித்த பிரேக்கிங், விரட்டும் விளைவு காரணமாக, தடுக்கும் அடுக்கின் அகலம் அதிகரிக்கிறது (>), மற்றும் அதன் எதிர்ப்பு கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது.
இப்போது மூலம் р-n-மாற்றம், பல்வேறு அயனியாக்கும் காரணிகளின் செல்வாக்கின் கீழ் எழும் முக்கிய கேரியர்களின் இடைமுகத்தில் மொத்த மின்சார புலத்தின் பரிமாற்றத்தின் காரணமாக, முக்கியமாக வெப்ப இயல்புடைய ஒரு மிகச் சிறிய மின்னோட்டம் பாயும். சிறுபான்மை கட்டண கேரியர்களின் பரிமாற்ற செயல்முறை அழைக்கப்படுகிறது பிரித்தெடுத்தல். இந்த மின்னோட்டம் ஒரு சறுக்கல் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அழைக்கப்படுகிறது p-n சந்திப்பின் தலைகீழ் மின்னோட்டம்.
படத்தில். படம் 1.18 தலைகீழ் சார்புடன் தொடர்புடைய ஆற்றல் பட்டை வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது p-n- மாற்றம்.
முடிவுகள்:
1. பி–என்- மாற்றம் எல்லையில் உருவாகிறது ப- மற்றும் nஒரு குறைக்கடத்தி ஒற்றைப் படிகத்தில் உருவாக்கப்பட்ட பகுதிகள்.
2. பரவலின் விளைவாக p-n-மாற்றம், ஒரு மின்சார புலம் எழுகிறது - அண்டை பகுதிகளில் உள்ள முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவுகளை சமன் செய்வதைத் தடுக்கும் ஒரு சாத்தியமான தடை.
3. வெளிப்புற மின்னழுத்தம் இல்லாத நிலையில் யு vn v p-n-மாற்றம், டைனமிக் சமநிலை நிறுவப்பட்டது: பரவல் மின்னோட்டம் சிறுபான்மை சார்ஜ் கேரியர்களால் உருவாகும் சறுக்கல் மின்னோட்டத்திற்கு சமமாகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு மின்னோட்டத்தின் மூலம் p-n-மாற்றம் பூஜ்ஜியமாகிறது.
4. முன்னோக்கி சார்புடன் p-n-மாற்றம், சாத்தியமான தடை குறைகிறது மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் பெரிய பரவல் மின்னோட்டம் சந்திப்பின் வழியாக பாய்கிறது.
5. தலைகீழ் சார்பு போது p-n-மாற்றம், சாத்தியமான தடை அதிகரிக்கிறது, பரவல் மின்னோட்டம் பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது, மேலும் ஒரு சிறிய சறுக்கல் மின்னோட்டம் சந்திப்பு வழியாக பாய்கிறது. என்று இது அறிவுறுத்துகிறது p-n- சந்திப்பில் ஒரு வழி கடத்துத்திறன் உள்ளது. இந்த பண்பு மாற்று நீரோட்டங்களை சரிசெய்ய பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
6. அகலம் p-n-மாற்றம் சார்ந்துள்ளது: உள்ள தூய்மையற்ற செறிவுகள் ப- மற்றும் n-பிராந்தியங்கள், பயன்படுத்தப்பட்ட வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தின் அடையாளம் மற்றும் அளவு யு ext. அசுத்தங்களின் செறிவு அதிகரிக்கும் போது, அகலம் p-n-மாற்றம் குறைகிறது மற்றும் நேர்மாறாகவும். அதிகரிக்கும் முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் அகலம் p-n- மாற்றம் குறைகிறது. தலைகீழ் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, அகலம் p-n- மாற்றம் அதிகரிக்கிறது.
1.7.3. p-n சந்திப்பின் வோல்ட்-ஆம்பியர் பண்பு
தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு p-n-மாற்றம் என்பது மின்னோட்டத்தை சார்ந்தது p-n-அதில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்தின் அளவிலிருந்து மாற்றம். குறைப்பு அடுக்குக்கு வெளியே மின்சார புலம் இல்லை என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில் கணக்கிடப்படுகிறது, அதாவது. அனைத்து மின்னழுத்தமும் பயன்படுத்தப்படுகிறது p-n- மாற்றம். மூலம் மொத்த மின்னோட்டம் p-n-மாற்றம் நான்கு சொற்களின் கூட்டுத்தொகையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:
எலக்ட்ரான் சறுக்கல் மின்னோட்டம் எங்கே;
துளை சறுக்கல் மின்னோட்டம்;
எலக்ட்ரான் பரவல் மின்னோட்டம்;
துளை பரவல் மின்னோட்டம்; உட்செலுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் செறிவு ஆர்- பிராந்தியம்;
உட்செலுத்தப்பட்ட துளைகளின் செறிவு n- பிராந்தியம்.
அதே நேரத்தில், சிறுபான்மை கேரியர்களின் செறிவுகள் n p0மற்றும் ப n0அசுத்தங்களின் செறிவைப் பொறுத்தது Npமற்றும் Nnபின்வருமாறு:
எங்கே என் ஐ, p iஅவை முறையே எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் சார்ஜ் கேரியர்களின் (கலவைகள் இல்லாமல்) உள்ளார்ந்த செறிவுகளாகும்.
கேரியர் பரவல் விகிதம் υ n, p வேறுபாடுஅவற்றின் வேகத்திற்கு அருகில் செல்ல அனுமதிக்கலாம் υ n, p டாக்டர்சமநிலை நிலைகளில் இருந்து சிறிய விலகல்களுடன் பலவீனமான மின்சார புலத்தில். இந்த வழக்கில், சமநிலை நிலைமைகளுக்கு பின்வரும் சமத்துவங்கள் திருப்தி அளிக்கின்றன:
υ ப வேறுபாடு = υ p டாக்டர் = υ p , υ n வேறுபாடு = υ என் டாக்டர் = vn.
பின்னர் வெளிப்பாடு (1.15) இவ்வாறு எழுதலாம்:
, (1.16).
தலைகீழ் மின்னோட்டத்தை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:
எங்கே டிஎன், ப- துளைகள் அல்லது எலக்ட்ரான்களின் பரவல் குணகம்;
Ln,p- துளைகள் அல்லது எலக்ட்ரான்களின் பரவல் நீளம். அளவுருக்கள் இருந்து டிஎன், ப , ப n0 , n p0 , Ln , ப = வெப்பநிலையைப் பொறுத்து, தலைகீழ் மின்னோட்டம் அடிக்கடி அழைக்கப்படுகிறது வெப்ப மின்னோட்டம்.
வெளிப்புற மூலத்திலிருந்து நேரடி மின்னழுத்தத்துடன் ( யு vn > 0) வெளிப்பாட்டின் அதிவேகச் சொல் (1.16) விரைவாக அதிகரிக்கிறது, இது முன்னோக்கி மின்னோட்டத்தில் விரைவான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, இது ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, முக்கியமாக பரவல் கூறுகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
வெளிப்புற மூலத்திலிருந்து தலைகீழ் மின்னழுத்தத்துடன்
() அதிவேகச் சொல் ஒற்றுமை மற்றும் மின்னோட்டத்தை விட மிகக் குறைவு р-n-மாற்றம் என்பது தலைகீழ் மின்னோட்டத்திற்கு கிட்டத்தட்ட சமம், முக்கியமாக சறுக்கல் கூறு மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த சார்பு வடிவம் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 1.19 முதல் நாற்கரமானது தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளின் முன்னோக்கி கிளையின் பகுதிக்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் மூன்றாவது நாற்கரமானது தலைகீழ் கிளைக்கு ஒத்திருக்கிறது. முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, மின்னோட்டம் р-nமுன்னோக்கி திசையில் மாற்றம் ஆரம்பத்தில் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக அதிகரிக்கிறது, பின்னர் முன்னோக்கி மின்னோட்டத்தில் விரைவான அதிகரிப்பு தொடங்குகிறது, இது குறைக்கடத்தி கட்டமைப்பின் கூடுதல் வெப்பத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த வழக்கில் உருவாகும் வெப்பத்தின் அளவு குறைக்கடத்தி படிகத்திலிருந்து இயற்கையாகவோ அல்லது அதன் உதவியுடன் அகற்றப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவை விட அதிகமாக இருந்தால்
சிறப்பு குளிரூட்டும் சாதனங்கள், பின்னர் செமிகண்டக்டர் கட்டமைப்பில் மாற்ற முடியாத மாற்றங்கள் ஏற்படலாம், படிக லேட்டிஸின் அழிவு வரை. எனவே, நேரடி மின்னோட்டம் р-nசெமிகண்டக்டர் கட்டமைப்பை அதிக வெப்பமாக்குவதைத் தடுக்கும் பாதுகாப்பான நிலைக்கு மாறுதல் வரையறுக்கப்பட வேண்டும். இதைச் செய்ய, தொடரில் இணைக்கப்பட்ட கட்டுப்படுத்தும் மின்தடையத்தைப் பயன்படுத்துவது அவசியம் p-n- மாற்றம்.
அதிகரிக்கும் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்துடன் பயன்படுத்தப்படுகிறது р-n-மாற்றம், தலைகீழ் மின்னோட்டம் சற்று மாறுகிறது, ஏனெனில் மின்னோட்டத்தின் சறுக்கல் கூறு, தலைகீழ் மாறுதலின் போது பரவலாக உள்ளது, முக்கியமாக படிகத்தின் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது, மேலும் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் அதிகரிப்பு சறுக்கல் வேகத்தில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. சிறுபான்மை கேரியர்கள் தங்கள் எண்ணை மாற்றாமல். தலைகீழ் மின்னழுத்த மதிப்பு வரை இந்த நிலைமை பராமரிக்கப்படும், இதில் தலைகீழ் மின்னோட்டத்தின் தீவிர அதிகரிப்பு தொடங்கும் - அழைக்கப்படுகிறது p-n சந்திப்பு முறிவு.
1.7.4. p-n சந்திப்பு முறிவுகளின் வகைகள்
மீளக்கூடிய மற்றும் மாற்ற முடியாத முறிவுகள் சாத்தியமாகும். மீளக்கூடிய முறிவு என்பது அதன் பிறகு ஏற்படும் முறிவு ஆகும் p-n- மாற்றம் செயல்பாட்டில் உள்ளது. மீளமுடியாத முறிவு குறைக்கடத்தி கட்டமைப்பின் அழிவுக்கு வழிவகுக்கிறது.
நான்கு வகையான முறிவுகள் உள்ளன: பனிச்சரிவு, சுரங்கப்பாதை, வெப்பம் மற்றும் மேற்பரப்பு. பனிச்சரிவு மற்றும் சுரங்கப்பாதை முறிவுகள் என்ற பெயரில் இணைக்கப்படும் - மின் முறிவு, இது மீளக்கூடியது. மீளமுடியாதவை வெப்ப மற்றும் மேற்பரப்பு அடங்கும்.
பனிச்சரிவு முறிவுகுறைக்கடத்திகளின் சிறப்பியல்பு, குறிப்பிடத்தக்க தடிமன் கொண்டது р-n-சந்தி லேசாக டோப் செய்யப்பட்ட குறைக்கடத்திகளால் உருவாகிறது. இந்த வழக்கில், சிதைவு அடுக்கின் அகலம் கேரியர்களின் பரவல் நீளத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. ஒரு தீவிரத்துடன் வலுவான மின்சார புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் முறிவு ஏற்படுகிறது ஈ(8…12), .ஒரு பனிச்சரிவு முறிவில், முக்கிய பங்கு வெப்பத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் உருவாகும் சிறுபான்மை கேரியர்களுக்கு சொந்தமானது. р-n- மாற்றம்.
இந்த கேரியர்கள் மின்சார புலம் மூலம் சோதிக்கப்படுகின்றன р-n-மாற்றம் ஒரு முடுக்கி விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது மற்றும் இந்த புலத்தின் விசையின் கோடுகளுடன் வேகமாக நகரத் தொடங்குகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட தீவிர மதிப்பில், சராசரி இலவச பாதை l (படம். 1.20) இல் உள்ள சிறுபான்மை சார்ஜ் கேரியர்கள் அத்தகைய வேகத்திற்கு முடுக்கிவிடலாம், அவற்றின் இயக்க ஆற்றல் ஒரு குறைக்கடத்தி அணுவுடன் அடுத்த மோதலின் போது அதை அயனியாக்க போதுமானதாக இருக்கும், அதாவது. அதன் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களில் ஒன்றை "நாக் அவுட்" செய்து, அதை கடத்தல் பேண்டில் எறிந்து, அதன் மூலம் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடியை உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக வரும் கேரியர்கள் மின்சார புலத்தில் முடுக்கிவிடத் தொடங்கும், மற்ற நடுநிலை அணுக்களுடன் மோதுகின்றன, மேலும் செயல்முறை பனிச்சரிவு போல அதிகரிக்கும். இந்த வழக்கில், தலைகீழ் மின்னோட்டத்தில் கூர்மையான அதிகரிப்பு நடைமுறையில் நிலையான தலைகீழ் மின்னழுத்தத்துடன் நிகழ்கிறது.
பனிச்சரிவு முறிவை வகைப்படுத்தும் அளவுரு பனிச்சரிவு பெருக்கல் குணகம் M ஆகும், இது ஒரு வலுவான மின்சார புலத்தின் பகுதியில் பனிச்சரிவு பெருக்கல் நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. பனிச்சரிவு பெருக்கத்திற்குப் பிறகு தலைகீழ் மின்னோட்டத்தின் அளவு சமமாக இருக்கும்:
ஆரம்ப மின்னோட்டம் எங்கே; யு- பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம்; யுப - பனிச்சரிவு முறிவு மின்னழுத்தம்; n- Ge க்கு 3 க்கு சமமான குணகம், Si க்கு 5.
சுரங்கப்பாதை முறிவுமிக மெல்லியதாக ஏற்படுகிறது р-n-மாற்றங்கள், இது அசுத்தங்களின் மிக அதிக செறிவுகளில் சாத்தியமாகும் என் 10 19 செ.மீ -3 மாறுதல் அகலம் சிறியதாக மாறும் போது (சுமார் 0.01 μm) மற்றும் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் சிறிய மதிப்புகளில் (பல வோல்ட்), ஒரு பெரிய மின்சார புலம் சாய்வு ஏற்படும் போது. ஒரு உயர் மின்சார புல வலிமை, படிக லட்டியின் அணுக்களில் செயல்படுகிறது, வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது மற்றும் வேலன்ஸ் பேண்டில் இருந்து "மெல்லிய" ஆற்றல் தடை (படம் 1.21) மூலம் அவற்றின் சுரங்கப்பாதை "கசிவுக்கு" வழிவகுக்கிறது. பகடத்தல் குழுவில் உள்ள பகுதிகள் n- பிராந்தியங்கள் மேலும், சார்ஜ் கேரியர்களின் ஆற்றலை மாற்றாமல் "கசிவு" ஏற்படுகிறது. சுரங்கப்பாதை முறிவு கிட்டத்தட்ட நிலையான தலைகீழ் மின்னழுத்தத்துடன் தலைகீழ் மின்னோட்டத்தின் கூர்மையான அதிகரிப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.
இரண்டு வகையான மின் முறிவுகளுக்கான தலைகீழ் மின்னோட்டம் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட மதிப்பை விட அதிகமாக இல்லை என்றால்
குறைக்கடத்தியின் படிக அமைப்பை வெப்பமாக்குதல் மற்றும் அழித்தல், அவை மீளக்கூடியவை மற்றும் பல முறை மீண்டும் உருவாக்கப்படலாம்.
டெப்லோவ்முறிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது р-n-அதிகரிக்கும் படிக வெப்பநிலையுடன் சார்ஜ் கேரியர்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பால் ஏற்படும் மாற்றம். தலைகீழ் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் அதிகரிப்புடன், அனல் மின்சாரம் வெளியிடப்பட்டது р-n-மாற்றம், மற்றும், அதன்படி, படிக கட்டமைப்பின் வெப்பநிலை. வெப்பத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், படிக அணுக்களின் அதிர்வுகள் தீவிரமடைகின்றன மற்றும் அவற்றுடன் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் பிணைப்பு பலவீனமடைகிறது, அவை கடத்தல் பட்டைக்கு மாறுவதற்கான நிகழ்தகவை அதிகரிக்கிறது மற்றும் கூடுதல் எலக்ட்ரான்-துளை கேரியர் ஜோடிகளை உருவாக்குகிறது. மின்சார சக்தி என்றால் р-n-மாற்றம் அனுமதிக்கப்பட்ட அதிகபட்ச மதிப்பை மீறுகிறது, பின்னர் வெப்ப உற்பத்தி செயல்முறை பனிச்சரிவு போல அதிகரிக்கிறது, கட்டமைப்பின் மீளமுடியாத மறுசீரமைப்பு படிகத்தில் நிகழ்கிறது மற்றும் р-n- மாற்றம் அழிக்கப்படுகிறது.
வெப்ப முறிவைத் தடுக்க, பின்வரும் நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்:
அதிகபட்சமாக அனுமதிக்கப்பட்ட சக்திச் சிதறல் எங்கே р-n- மாற்றம்.
மேற்பரப்பு முறிவு. மின்சார புல வலிமை விநியோகம் р-n-சந்திப்பு குறைக்கடத்தியின் மேற்பரப்பில் இருக்கும் கட்டணங்களை கணிசமாக மாற்றும். மேற்பரப்பு கட்டணம் சந்திப்பின் தடிமன் அதிகரிப்பதற்கு அல்லது குறைவதற்கு வழிவகுக்கும், இதன் விளைவாக, குறைக்கடத்தியின் பெரும்பகுதியில் முறிவு ஏற்படுவதற்குத் தேவையானதை விட குறைவான புல வலிமையில் சந்திப்பு மேற்பரப்பில் முறிவு ஏற்படலாம். இந்த நிகழ்வு அழைக்கப்படுகிறது மேற்பரப்பு முறிவு. மேற்பரப்பு முறிவு நிகழ்வதில் ஒரு முக்கிய பங்கு குறைக்கடத்தியின் மேற்பரப்பைக் கொண்டிருக்கும் நடுத்தரத்தின் மின்கடத்தா பண்புகளால் விளையாடப்படுகிறது. மேற்பரப்பு முறிவின் வாய்ப்பைக் குறைக்க, உயர் மின்கடத்தா மாறிலியுடன் சிறப்பு பாதுகாப்பு பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
1.7.5. திறன் р-n- மாற்றம்
மூலம் வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தில் மாற்றம் p-n-மாற்றம் குறைப்பு அடுக்கின் அகலத்தில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, அதன்படி, அதில் குவிந்துள்ள மின் கட்டணம் (இது மாற்றத்திற்கு அருகில் செலுத்தப்பட்ட சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவு மாற்றத்தின் காரணமாகும்). இதன் அடிப்படையில் p-n- சந்திப்பு ஒரு மின்தேக்கி போல செயல்படுகிறது, இதன் கொள்ளளவு திரட்டப்பட்ட மாற்றத்தின் விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது p-n-இந்த மாற்றத்தை ஏற்படுத்திய வெளிப்புற மின்னழுத்தத்திற்கு கட்டணத்தை மாற்றுதல்.
வேறுபடுத்தி தடை(அல்லது சார்ஜர்) மற்றும் பரவல்திறன் р-n- மாற்றம்.
தடுப்பு கொள்ளளவு தலைகீழ்-இணைக்கப்பட்டதை ஒத்துள்ளது p-n-சந்தி, இது ஒரு சாதாரண மின்தேக்கியாகக் கருதப்படுகிறது, அங்கு தட்டுகள் குறைப்பு அடுக்கின் எல்லைகளாகும், மேலும் குறைப்பு அடுக்கு தானே அதிகரித்த மின்கடத்தா இழப்புகளுடன் ஒரு அபூரண மின்கடத்தாவாக செயல்படுகிறது:
குறைக்கடத்தி பொருளின் தொடர்புடைய மின்கடத்தா மாறிலி எங்கே; - மின் மாறிலி (); எஸ் - பகுதி p-n- மாற்றம்; - குறைக்கப்பட்ட அடுக்கின் அகலம்.
அதிகரிக்கும் பரப்பளவுடன் தடுப்பு கொள்ளளவு அதிகரிக்கிறது p-nகுறைக்கடத்தியின் மாற்றம் மற்றும் மின்கடத்தா மாறிலி மற்றும் குறைப்பு அடுக்கின் அகலத்தைக் குறைத்தல். மாற்றப் பகுதியைப் பொறுத்து, சி பட்டை சில முதல் நூற்றுக்கணக்கான picofarads வரை இருக்கலாம்.
தடை மின்தேக்கத்தின் ஒரு அம்சம் என்னவென்றால், அது நேரியல் அல்லாத கொள்ளளவு ஆகும். தலைகீழ் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, சந்திப்பு அகலம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் கொள்ளளவு அதிகரிக்கிறது. பட்டியில் இருந்துகுறைகிறது. போதை இயல்பு சி பார் = f (U arr)படத்தில் வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. 1.22. வெளிப்படையாக, செல்வாக்கின் கீழ் U மாதிரிகள்திறன் பட்டியில் இருந்துபல முறை மாறுகிறது.
பரவல் திறன் மொபைல் சார்ஜ் கேரியர்களின் திரட்சியை வகைப்படுத்துகிறது n- மற்றும் பசந்திப்பில் முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் கொண்ட பகுதிகள். இது நடைமுறையில் நேரடி மின்னழுத்தத்தில் மட்டுமே உள்ளது, சார்ஜ் கேரியர்கள் ஒரு குறைக்கப்பட்ட சாத்தியமான தடையின் மூலம் பெரிய அளவில் பரவும்போது (உட்செலுத்தப்படும்) மற்றும், மீண்டும் இணைக்க நேரம் இல்லாமல், குவிந்துவிடும். n- மற்றும் ப- பிராந்தியங்கள். ஒவ்வொரு நேரடி மின்னழுத்த மதிப்பும் இரண்டு எதிர் கட்டணங்களின் சில மதிப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது + கே வேறுபாடுமற்றும் -கே வேறுபாடு, திரட்டப்பட்டது n- மற்றும் ப-மாற்றத்தின் மூலம் கேரியர்களின் பரவல் காரணமாக பிராந்தியங்கள். திறன் வித்தியாசத்துடன்சாத்தியமான வேறுபாட்டிற்கான கட்டணங்களின் விகிதத்தைக் குறிக்கிறது:
அதிகரிப்புடன் U prமுன்னோக்கி மின்னோட்டம் மின்னழுத்தத்தை விட வேகமாக அதிகரிக்கிறது, ஏனெனில் முன்னோக்கி மின்னோட்டத்திற்கான தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு ஒரு நேரியல் அல்லாத வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது கே வேறுபாடுவிட வேகமாக வளரும் U prமற்றும் வித்தியாசத்துடன்அதிகரிக்கிறது.
பரவல் திறன் தடுப்பு திறனை விட பெரியது, ஆனால் அதை பயன்படுத்த முடியாது ஏனெனில் அது குறைந்த முன்னோக்கி எதிர்ப்புடன் shunted மாறிவிடும் p-n- மாற்றம். பரவல் கொள்ளளவின் எண் மதிப்பீடுகள் அதன் மதிப்பு மைக்ரோஃபாரட்களின் பல அலகுகளை அடைகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.
இவ்வாறு, р-n- சந்திப்பை மாறி மின்தேக்கியாகப் பயன்படுத்தலாம்,
பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் அளவு மற்றும் அடையாளத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
1.7.6. உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்பு
நவீன குறைக்கடத்தி சாதனங்களில், தொடர்புகளுடன் கூடுதலாக p-n-மாற்றம் உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது.
உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்பு குறைக்கடத்தி படிகத்தின் தொடர்பு புள்ளியில் ஏற்படுகிறது n- அல்லது ஆர்- உலோகங்களுடன் கடத்துத்திறன் வகை. இந்த வழக்கில் நிகழும் செயல்முறைகள் உலோகம் மற்றும் குறைக்கடத்தியிலிருந்து எலக்ட்ரான் வேலை செயல்பாடுகளின் விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. கீழ் எலக்ட்ரான் வேலை செயல்பாடுஒரு எலக்ட்ரானை ஃபெர்மி மட்டத்திலிருந்து இலவச எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் மட்டத்திற்கு மாற்றுவதற்குத் தேவையான ஆற்றலைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள். குறைந்த வேலை செயல்பாடு, கொடுக்கப்பட்ட உடலில் இருந்து அதிக எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறும்.
எலக்ட்ரான் பரவல் மற்றும் சார்ஜ் மறுபகிர்வு ஆகியவற்றின் விளைவாக, இடைமுகத்தை ஒட்டிய பகுதிகளின் மின் நடுநிலைமை சீர்குலைந்து, ஒரு தொடர்பு மின்சார புலம் மற்றும் தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாடு எழுகிறது:
. (1.21)
உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்பில் ஒரு தொடர்பு மின்சார புலம் இருக்கும் நிலைமாற்ற அடுக்கு அழைக்கப்படுகிறது ஷாட்கி மாற்றம், ஜேர்மன் விஞ்ஞானி டபிள்யூ. ஷாட்கியின் பெயரால் பெயரிடப்பட்டது, அத்தகைய மாற்றங்களின் மின் பண்புகளுக்கான அடிப்படை கணித உறவுகளை முதலில் பெற்றவர்.
ஷாட்கி சந்திப்பில் உள்ள தொடர்பு மின்சார புலம் கிட்டத்தட்ட குறைக்கடத்தியில் குவிந்துள்ளது, ஏனெனில் உலோகத்தில் சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவு குறைக்கடத்தியில் உள்ள சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவை விட அதிகமாக உள்ளது. உலோகத்தில் எலக்ட்ரான்களின் மறுபகிர்வு, அணுக்கரு தூரத்துடன் ஒப்பிடக்கூடிய மிக மெல்லிய அடுக்கில் நிகழ்கிறது.
குறைக்கடத்தியின் மின் கடத்துத்திறன் வகை மற்றும் படிகத்தில் உள்ள வேலை செயல்பாடுகளின் விகிதத்தைப் பொறுத்து, மின் கேரியர்களுடன் குறைக்கப்பட்ட, தலைகீழ் அல்லது செறிவூட்டப்பட்ட அடுக்கு தோன்றலாம்.
1. < , полупроводник n-வகை (படம் 1.23, a). இந்த வழக்கில், உலோகத்திலிருந்து எலக்ட்ரான் வெளியீடு ஆதிக்கம் செலுத்தும் ( எம்) ஒரு குறைக்கடத்தியாக, எனவே, இடைமுகத்திற்கு அருகிலுள்ள குறைக்கடத்தி அடுக்கில் பெரும்பான்மை கேரியர்கள் (எலக்ட்ரான்கள்) குவிந்து, இந்த அடுக்கு செறிவூட்டப்படுகிறது, அதாவது. அதிகரித்த எலக்ட்ரான் செறிவு கொண்டது. பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் எந்த துருவமுனைப்புக்கும் இந்த அடுக்கின் எதிர்ப்பு சிறியதாக இருக்கும், எனவே, அத்தகைய சந்திப்பில் ஒரு திருத்தும் பண்பு இல்லை. இது வித்தியாசமாக அழைக்கப்படுகிறது சரி செய்யாத மாற்றம்.
2. < , полупроводник ப-வகை (படம் 1.23, ஆ). இந்த வழக்கில், செமிகண்டக்டரிலிருந்து உலோகத்திற்குள் எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறுவது ஆதிக்கம் செலுத்தும், அதே நேரத்தில் பெரும்பான்மையான சார்ஜ் கேரியர்களால் (துளைகள்) செறிவூட்டப்பட்ட மற்றும் குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்ட ஒரு பகுதி எல்லை அடுக்கில் உருவாகிறது. இந்த மாற்றத்திற்கு ஒரு திருத்தும் பண்பு இல்லை.
3., n-வகை குறைக்கடத்தி (படம் 1.24, a). இத்தகைய நிலைமைகளின் கீழ், எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமாக குறைக்கடத்தியில் இருந்து உலோகத்திற்கு நகரும், மேலும் குறைக்கடத்தியின் எல்லை அடுக்கில் ஒரு பகுதி உருவாகும், இது முக்கிய சார்ஜ் கேரியர்களைக் குறைக்கிறது மற்றும் அதிக எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது. இங்கே ஒப்பீட்டளவில் அதிக சாத்தியமான தடை உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் உயரம் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் துருவமுனைப்பைப் பொறுத்தது. என்றால், ஒரு தலைகீழ் அடுக்கு உருவாக்கம் சாத்தியமாகும் ( ப-வகை). இந்த தொடர்பு ஒரு திருத்தும் பண்பு உள்ளது.
4., குறைக்கடத்தி ப-வகை (படம் 1.24, ஆ). இத்தகைய நிலைமைகளின் கீழ் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு தொடர்பு முந்தையதைப் போலவே ஒரு திருத்தும் பண்பு உள்ளது.
உலோக-குறைக்கடத்தி தொடர்பின் ஒரு தனித்துவமான அம்சம், வழக்கமானது போலல்லாமல் p-n-மாற்றம் இங்கே எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளுக்கான சாத்தியமான தடையின் உயரம் வேறுபட்டது. இதன் விளைவாக, அத்தகைய தொடர்புகள் சில நிபந்தனைகளின் கீழ் உட்செலுத்தப்படாமல் இருக்கலாம், அதாவது. தொடர்பு வழியாக நேரடி மின்னோட்டம் பாயும் போது, சிறுபான்மை கேரியர்கள் குறைக்கடத்தி பகுதிக்குள் செலுத்தப்படாது, இது உயர் அதிர்வெண் மற்றும் துடிப்புள்ள குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானது.
செமிகண்டக்டர் டையோட்கள்
ஒரு எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்பு என்பது ஒரு குறைக்கடத்தி படிகத்தின் இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையில் ஒரு மெல்லிய அடுக்கு ஆகும், இதில் ஒரு பகுதி மின்னணு கடத்துத்திறன் மற்றும் மற்றொன்று துளை கடத்துத்திறன் கொண்டது.
எலக்ட்ரான்-ஹோல் சந்திப்பை உருவாக்குவதற்கான தொழில்நுட்ப செயல்முறை வேறுபட்டிருக்கலாம்: இணைவு (அலாய் டையோட்கள்), ஒரு பொருளின் மற்றொரு பரவல் (டிஃப்யூஷன் டையோட்கள்), எபிடாக்ஸி - ஒரு படிகத்தின் மற்றொன்றின் மேற்பரப்பில் சார்ந்த வளர்ச்சி (எபிடாக்சியல் டையோட்கள்) போன்றவை. வடிவமைப்பின்படி, எலக்ட்ரான்-துளை சந்திப்புகள் சமச்சீரற்ற மற்றும் சமச்சீரற்ற, கூர்மையான மற்றும் மென்மையான, சமதளம் மற்றும் புள்ளியாக இருக்கலாம். இருப்பினும், அனைத்து வகையான மாற்றங்களுக்கும், முக்கிய சொத்து சமச்சீரற்ற மின் கடத்துத்திறன் ஆகும், இதில் படிகமானது ஒரு திசையில் மின்னோட்டத்தை கடக்கிறது, ஆனால் மற்றொன்றில் கடக்காது.
எலக்ட்ரான்-துளை மாற்றத்தின் அமைப்பு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.1அ. இந்தச் சந்திப்பின் ஒரு பகுதி நன்கொடையாளர் தூய்மையின்மையால் டோப் செய்யப்படுகிறது மற்றும் மின்னணு கடத்துத்திறன் (N-மண்டலம்) உள்ளது. மற்ற பகுதி, ஒரு ஏற்பி தூய்மையற்ற தன்மையுடன், துளை கடத்துத்திறன் (பி-பிராந்தியம்) கொண்டது. ஒரு பகுதியில் எலக்ட்ரான் செறிவு மற்றும் மற்ற துளை செறிவு கணிசமாக வேறுபட்டது. கூடுதலாக, இரண்டு பகுதிகளிலும் சிறுபான்மை கேரியர்களின் சிறிய செறிவு உள்ளது.
N-பிராந்தியத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் பி-பிராந்தியத்திற்குள் ஊடுருவ முனைகின்றன, அங்கு எலக்ட்ரான் செறிவு மிகவும் குறைவாக இருக்கும். இதேபோல், P பகுதியில் இருந்து துளைகள் N பகுதிக்கு நகரும். எதிர் கட்டணங்களின் எதிர்-இயக்கத்தின் விளைவாக, பரவல் மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள், இடைமுகத்தை கடந்து, எதிரெதிர் கட்டணங்களை விட்டுச் செல்கின்றன, இது பரவல் மின்னோட்டத்தை மேலும் கடந்து செல்வதைத் தடுக்கிறது. இதன் விளைவாக, டைனமிக் சமநிலையானது எல்லையிலும் மூடுதலிலும் நிறுவப்படுகிறது N-மற்றும் பி-பிராந்தியங்கள், மின்சுற்றில் மின்னோட்டம் இல்லை. மாற்றத்தில் ஸ்பேஸ் சார்ஜ் அடர்த்தியின் விநியோகம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.1 பி.
இந்த வழக்கில், ஒரு உள்ளார்ந்த மின்சார புலம் E உள்ளார்ந்த இடைமுகத்தில் உள்ள படிகத்தின் உள்ளே தோன்றுகிறது, அதன் திசை படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.1 இந்த புலத்தின் வலிமை இடைமுகத்தில் அதிகபட்சமாக உள்ளது, அங்கு ஸ்பேஸ் சார்ஜ் அடையாளம் திடீரென மாறுகிறது. இடைமுகத்திலிருந்து சிறிது தூரத்தில், ஸ்பேஸ் சார்ஜ் இல்லை மற்றும் குறைக்கடத்தி நடுநிலையானது.
p-n சந்திப்பில் உள்ள சாத்தியமான தடையின் உயரம் தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது N-மற்றும் பி-பிராந்தியங்கள். தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாடு, இதையொட்டி, இந்த பகுதிகளில் உள்ள அசுத்தங்களின் செறிவைப் பொறுத்தது:
எங்கே ஜே T = kT/q - வெப்ப திறன்,
Nnமற்றும் ஆர் ஆர்- n - மற்றும் p - பகுதிகளில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் செறிவு,
n i, ஒரு undoed குறைக்கடத்தியில் சார்ஜ் கேரியர்களின் செறிவு.
ஜெர்மானியத்திற்கான தொடர்பு திறன் வேறுபாடு 0.6... 0.7 V, மற்றும் சிலிக்கானுக்கு - 0.9... 1.2 V. வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் சாத்தியமான தடையின் உயரத்தை மாற்றலாம் p-p-மாற்றம். வெளிப்புற மின்னழுத்தம் ஒரு pn சந்திப்பில் ஒரு புலத்தை உருவாக்கினால், அது உள் மின்னழுத்தத்துடன் ஒத்துப்போகிறது, பின்னர் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்தின் தலைகீழ் துருவமுனைப்புடன் சாத்தியமான தடையின் உயரம் அதிகரிக்கிறது, சாத்தியமான தடையின் உயரம் குறைகிறது.
அரிசி. 2.1. ஷார்ப் பி-என் சந்திப்பு மற்றும் அதில் ஸ்பேஸ் சார்ஜ் விநியோகம்
பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாட்டிற்கு சமமாக இருந்தால், சாத்தியமான தடை முற்றிலும் மறைந்துவிடும்
ஒரு p-n சந்திப்பின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு, அதன் மீது பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் மதிப்பு மற்றும் துருவமுனைப்பு மாறும்போது, சந்திப்பின் மூலம் மின்னோட்டத்தைச் சார்ந்திருப்பதைக் குறிக்கிறது. பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் சாத்தியமான தடையைக் குறைத்தால், அது நேரடி என்றும், அதை அதிகரித்தால், அது தலைகீழ் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.
ஒரு pn சந்திப்புக்கு முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் பயன்பாடு படம். 2.2
ஒரு pn சந்திப்பில் உள்ள தலைகீழ் மின்னோட்டம் ஒரு பிராந்தியத்தில் உள்ள சிறுபான்மை கேரியர்களால் ஏற்படுகிறது, இது ஸ்பேஸ் சார்ஜ் பகுதியின் மின்சார புலத்தில் நகர்கிறது, அவை ஏற்கனவே பெரும்பான்மையான கேரியர்களாக இருக்கும் ஒரு பிராந்தியத்தில் முடிகிறது. பெரும்பான்மை கேரியர்களின் செறிவு சிறுபான்மை கேரியர்களின் செறிவைக் கணிசமாக மீறுவதால், ஒரு சிறிய கூடுதல் அளவு பெரும்பான்மை கேரியர்களின் தோற்றம் நடைமுறையில் குறைக்கடத்தியின் சமநிலை நிலையை மாற்றாது. எனவே, தலைகீழ் மின்னோட்டம் ஸ்பேஸ் சார்ஜ் பகுதியின் எல்லைகளில் தோன்றும் சிறுபான்மை கேரியர்களின் எண்ணிக்கையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. வெளிப்புறமாகப் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் இந்த கேரியர்கள் ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு நகரும் விகிதத்தை தீர்மானிக்கிறது, ஆனால் ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சந்திப்பு வழியாக செல்லும் கேரியர்களின் எண்ணிக்கை அல்ல. இதன் விளைவாக, சந்திப்பு வழியாக தலைகீழ் மின்னோட்டம் ஒரு கடத்தல் மின்னோட்டம் மற்றும் சாத்தியமான தடையின் உயரத்தை சார்ந்து இல்லை, அதாவது, சந்திப்பின் குறுக்கே தலைகீழ் மின்னழுத்தம் மாறும்போது அது மாறாமல் இருக்கும்.
இந்த மின்னோட்டம் செறிவு மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் குறிக்கப்படுகிறது
ஐ ஆர்ர் = ஐ எஸ்.
ஒரு pn சந்திப்பு முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்போது, ஒரு (பரவல்) மின்னோட்டம் தோன்றுகிறது, இது சாத்தியமான தடையை கடக்கும் பெரும்பான்மை கேரியர்களின் பரவலால் ஏற்படுகிறது.
pn சந்திப்பைக் கடந்து சென்ற பிறகு, இந்த கேரியர்கள் அவை சிறுபான்மை கேரியர்களாக இருக்கும் குறைக்கடத்தியின் பகுதிக்குள் நுழைகின்றன. இந்த வழக்கில், சிறுபான்மை கேரியர்களின் செறிவு சமநிலை செறிவுடன் ஒப்பிடும்போது கணிசமாக அதிகரிக்கலாம். இந்த நிகழ்வு கேரியர் ஊசி என்று அழைக்கப்படுகிறது.
இவ்வாறு, எலக்ட்ரான் பகுதியிலிருந்து துளை பகுதிக்கு மாறும்போது ஒரு நேரடி மின்னோட்டம் பாயும் போது, எலக்ட்ரான் உட்செலுத்துதல் ஏற்படும், மற்றும் துளை பகுதியிலிருந்து துளை ஊசி ஏற்படும். பரவல் மின்னோட்டம் சாத்தியமான தடையின் உயரத்தைப் பொறுத்தது மற்றும் அது குறையும்போது அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது:
எங்கே யு- p-n சந்திப்பில் மின்னழுத்தம்.
படம் 2 பி-என் சந்திப்பிற்கு தலைகீழ் (அ) மற்றும் முன்னோக்கி (பி) மின்னழுத்தங்களின் பயன்பாடு
பரவல் மின்னோட்டத்துடன் கூடுதலாக, முன்னோக்கி மின்னோட்டம் எதிர் திசையில் பாயும் கடத்தல் மின்னோட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது, எனவே p-n சந்திப்பை முன்னோக்கிச் சாய்க்கும் போது மொத்த மின்னோட்டம் பரவல் மின்னோட்டம் (2.2) மற்றும் கடத்தல் மின்னோட்டத்திற்கு இடையே உள்ள வேறுபாட்டிற்கு சமமாக இருக்கும்:
சமன்பாடு (2.3) ஈபர்ஸ்-மோல் சமன்பாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் p-n சந்திப்பின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு படம். 2.3 T = 300 K இல் வெப்ப ஆற்றல் j t = 25 mV என்பதால், ஏற்கனவே U = 0.1 V இல் நாம் அதைக் கொள்ளலாம்.
p-n சந்திப்பின் வேறுபட்ட எதிர்ப்பை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்க முடியும் (2.3):
அதை எங்கிருந்து பெறுகிறோம்
எனவே, எடுத்துக்காட்டாக, தற்போதைய I = 1A மற்றும் j T = 25 mV இல், சந்திப்பின் வேறுபட்ட எதிர்ப்பு 25 mOhm ஆகும்.
முன்னோக்கி சார்புடன் p-n சந்திப்பில் கட்டுப்படுத்தும் மின்னழுத்த மதிப்பு y தொடர்பு திறன் வேறுபாட்டை மீறாது செய்ய.தலைகீழ் மின்னழுத்தம் pn சந்திப்பின் முறிவால் வரையறுக்கப்படுகிறது. சிறுபான்மை கேரியர்களின் பனிச்சரிவு பெருக்கத்தின் காரணமாக ஒரு pn சந்திப்பின் முறிவு ஏற்படுகிறது மற்றும் இது பனிச்சரிவு முறிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு p-n சந்திப்பின் பனிச்சரிவு முறிவின் போது, சந்தி வழியாக மின்னோட்டம் விநியோகத்தின் எதிர்ப்பால் மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது. pn சந்திப்புமின்சுற்று (படம் 2.3).
குறைக்கடத்தி p-n-மாற்றம்,ஒரு கொள்ளளவு உள்ளது, இது பொதுவாக சந்திப்பில் உள்ள மின்னழுத்த அதிகரிப்பின் விகிதத்தில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி அதிகரிப்பின் விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது, அதாவது.
C=dq/du.
அரிசி. 2.3 p-n சந்திப்பின் வோல்ட்-ஆம்பியர் பண்பு
சந்திப்பு கொள்ளளவு வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தின் மதிப்பு மற்றும் துருவமுனைப்பைப் பொறுத்தது. சந்திப்பில் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்துடன், இந்த கொள்ளளவு தடை கொள்ளளவு என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது
இங்கு y K என்பது தொடர்பு சாத்தியமான வேறுபாடு,
யு- சந்திப்பில் தலைகீழ் மின்னழுத்தம்,
C 6ar (0) - தடை கொள்ளளவின் மதிப்பு U=0,இது pn சந்திப்பின் பரப்பளவு மற்றும் குறைக்கடத்தி படிகத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்தது.
பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் மீதான தடை கொள்ளளவின் சார்பு படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.4 கோட்பாட்டளவில், p-n சந்திப்பில் நேரடி மின்னழுத்தத்தில் தடுப்பு கொள்ளளவு உள்ளது, ஆனால் இது குறைந்த வேறுபாடு எதிர்ப்பு r வேறுபாட்டால் தடுக்கப்படுகிறது.
அரிசி. 2.4 p-n சந்திப்பில் மின்னழுத்தத்தில் தடை கொள்ளளவு சார்ந்திருத்தல்
p-n சந்திப்பு முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்போது, பரவல் கொள்ளளவு அதிக செல்வாக்கைக் கொண்டுள்ளது, இது முன்னோக்கி மின்னோட்டம் I இன் மதிப்பு மற்றும் சிறுபான்மை கேரியர்களின் வாழ்நாள் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. ஆர்.இந்த கொள்ளளவு சார்பு மின்னோட்டத்துடன் தொடர்புடையது அல்ல, ஆனால் மின்னழுத்தத்திற்கும் மின்னோட்டத்திற்கும் இடையில் ஒரு சாதாரண கொள்ளளவிற்கும் அதே கட்ட மாற்றத்தை அளிக்கிறது. பரவல் திறனின் மதிப்பை சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்க முடியும்
முன்னோக்கி சார்பின் கீழ் சந்திப்பின் மொத்த கொள்ளளவு தடை மற்றும் பரவல் கொள்ளளவுகளின் கூட்டுத்தொகையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
சந்தி தலைகீழ் சார்புடையதாக இருக்கும்போது, பரவல் கொள்ளளவு இல்லை மற்றும் மொத்த கொள்ளளவு தடை கொள்ளளவை மட்டுமே கொண்டுள்ளது.
செமிகண்டக்டர் டையோடுஇரண்டு டெர்மினல்கள் மற்றும் ஒன்று (அல்லது பல) p-n சந்திப்புகளைக் கொண்ட சாதனம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. அனைத்து குறைக்கடத்தி டையோட்களையும் இரண்டு குழுக்களாக பிரிக்கலாம்: ரெக்டிஃபையர் மற்றும் சிறப்பு. ரெக்டிஃபையர் டையோட்கள், பெயர் குறிப்பிடுவது போல, மாற்று மின்னோட்டத்தை சரிசெய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. மாற்று மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண் மற்றும் வடிவத்தைப் பொறுத்து, அவை உயர் அதிர்வெண், குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் துடிப்பு என பிரிக்கப்படுகின்றன. சிறப்பு வகை குறைக்கடத்தி டையோட்கள் pn சந்திப்புகளின் வெவ்வேறு பண்புகளை சுரண்டுகின்றன; முறிவு நிகழ்வு, தடுப்பு கொள்ளளவு, எதிர்மறை எதிர்ப்பைக் கொண்ட பகுதிகளின் இருப்பு போன்றவை.
கட்டமைப்பு ரீதியாக ரெக்டிஃபையர் டையோட்கள்அவை பிளானர் மற்றும் பாயிண்ட் என பிரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தின் படி அலாய், டிஃப்யூஷன் மற்றும் எபிடாக்சியல். ^-l சந்திப்பின் பெரிய பகுதி காரணமாக, பெரிய நீரோட்டங்களை சரிசெய்ய பிளானர் டையோட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. புள்ளி டையோட்கள் ஒரு சிறிய மாற்றம் பகுதியைக் கொண்டுள்ளன, அதன்படி, சிறிய நீரோட்டங்களை சரிசெய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. பனிச்சரிவு முறிவு மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க, ரெக்டிஃபையர் நெடுவரிசைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது தொடரில் இணைக்கப்பட்ட டையோட்களின் வரிசையைக் கொண்டுள்ளது.
உயர் ஆற்றல் திருத்தி டையோட்கள் ஆற்றல் டையோட்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இத்தகைய டையோட்களுக்கான பொருள் பொதுவாக சிலிக்கான் அல்லது காலியம் ஆர்சனைடு ஆகும். தலைகீழ் மின்னோட்டத்தின் வலுவான வெப்பநிலை சார்பு காரணமாக ஜெர்மானியம் நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படவில்லை. 5 kHz வரை மாற்று மின்னோட்டத்தை சரிசெய்ய சிலிக்கான் அலாய் டையோட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சிலிக்கான் பரவல் டையோட்கள் அதிக அதிர்வெண்களில், 100 kHz வரை செயல்படும். சிலிக்கான் எபிடாக்சியல் டையோட்கள் உலோக அடி மூலக்கூறுடன் (ஷாட்கி தடையுடன்) 500 kHz வரை அதிர்வெண்களில் பயன்படுத்தப்படலாம். காலியம் ஆர்சனைடு டையோட்கள் பல மெகா ஹெர்ட்ஸ் வரை அதிர்வெண் வரம்பில் செயல்படும் திறன் கொண்டவை.
pn சந்திப்பு வழியாக ஒரு பெரிய மின்னோட்டத்துடன், குறைக்கடத்தியின் பெரும்பகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க மின்னழுத்தம் குறைகிறது, மேலும் அதை புறக்கணிக்க முடியாது. கணக்கு வெளிப்பாடு (2.4) எடுத்து, திருத்தும் டையோடு தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு வடிவம் எடுக்கிறது
எங்கே ஆர்- குறைக்கடத்தி படிகத்தின் தொகுதி எதிர்ப்பு, இது தொடர் எதிர்ப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.
ஒரு குறைக்கடத்தி டையோடு வழக்கமான கிராஃபிக் பதவி படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.5 a, மற்றும் அதன் அமைப்பு படம். 2.5 பி. U டையோடு மின்முனையானது பகுதியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது ஆர்,அனோட் (எலக்ட்ரிக் வெற்றிட டையோடு போன்றது) என்றும், அப்பகுதியுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்முனை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. N,- கேத்தோடு. டையோடின் நிலையான மின்னோட்ட மின்னழுத்த பண்பு படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 2.5 வி.
அரிசி. 2.5 குறைக்கடத்தி டையோடு (a), அதன் அமைப்பு (b) மற்றும் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு (c) ஆகியவற்றின் சின்னம்
பவர் டையோட்கள் பொதுவாக நிலையான மற்றும் மாறும் அளவுருக்களால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. டையோடின் நிலையான அளவுருக்கள் பின்வருமாறு:
மின்னழுத்த வீழ்ச்சி யு என்பிமுன்னோக்கி மின்னோட்டத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பில் ஒரு டையோடு;
தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பில் தலைகீழ் மின்னோட்டம் I о6р;
முன்னோக்கி மின்னோட்டத்தின் சராசரி மதிப்பு I pr av;
துடிப்பு தலைகீழ் மின்னழுத்தம் U o6ri.
டையோடின் டைனமிக் அளவுருக்கள் அதன் நேரம் அல்லது அதிர்வெண் பண்புகளை உள்ளடக்கியது. இந்த அளவுருக்கள் அடங்கும்:
மீட்பு நேரம் ட்ரெவர்ஸ் மின்னழுத்தம்;
முன்னோக்கி மின்னோட்டத்தின் எழுச்சி நேரம் I Nar;
டையோடு முறைகளைக் குறைக்காமல் அதிர்வெண்ணைக் கட்டுப்படுத்தவும் fmax.
டையோடின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகளைப் பயன்படுத்தி நிலையான அளவுருக்களை அமைக்கலாம், இது படம். 2.5 வி.பவர் டையோட்களின் நிலையான அளவுருக்களின் வழக்கமான மதிப்புகள் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. 2.1
அட்டவணை 2.1பவர் ரெக்டிஃபையர் டையோட்களின் நிலையான அளவுருக்கள்
தலைகீழ் மீட்பு நேரம்டையோட் டி ரெவ் என்பது ரெக்டிஃபையர் டையோட்களின் முக்கிய அளவுருவாகும், இது அவற்றின் செயலற்ற பண்புகளை வகைப்படுத்துகிறது. கொடுக்கப்பட்ட முன்னோக்கி மின்னோட்ட I pr இலிருந்து கொடுக்கப்பட்ட தலைகீழ் மின்னழுத்தம் U o6p க்கு டையோடு மாறும்போது அது தீர்மானிக்கப்படுகிறது. அத்தகைய மாறுதலின் வரைபடங்கள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 26 பி. சோதனை வரைபடம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 26 b,ஒரு அரை-அலை ரெக்டிஃபையர் ஒரு எதிர்ப்பு சுமையில் இயங்குகிறது ஆர் எச்மற்றும் செவ்வக வடிவத்தின் மின்னழுத்த மூலத்திலிருந்து இயக்கப்படுகிறது.
சுற்றுவட்டத்தின் உள்ளீட்டில் உள்ள மின்னழுத்தம் ?=0 நேர்மறை மதிப்புக்கு தாவுகிறது உம்.பரவல் செயல்முறையின் மந்தநிலை காரணமாக, டையோடில் மின்னோட்டம் உடனடியாக தோன்றாது, ஆனால் காலப்போக்கில் அதிகரிக்கிறது. டிஎம்டையோடில் மின்னோட்டத்தின் அதிகரிப்புடன், டையோடில் மின்னழுத்தம் குறைகிறது, இது 4a Pக்குப் பிறகு £/ நேரத்திற்கு சமமாகிறது. ஒரு கணத்தில் டி டிசுற்றுவட்டத்தில் ஒரு நிலையான முறை நிறுவப்பட்டுள்ளது, இதில் டையோடு மின்னோட்டம் i=I s ~U m /R B.
இந்த நிலை காலம் வரை நீடிக்கிறது t2,விநியோக மின்னழுத்தத்தின் துருவமுனைப்பு தலைகீழாக மாறும் போது. இருப்பினும், ^-i-சந்தியின் எல்லையில் திரட்டப்பட்ட கட்டணங்கள், டையோடை சிறிது நேரம் திறந்த நிலையில் பராமரிக்கின்றன, ஆனால் டையோடில் மின்னோட்டத்தின் திசை எதிர் திசையில் மாறுகிறது. அடிப்படையில், கட்டணங்களின் மறுஉருவாக்கமானது 5" (rchm பரிமாற்றம் (அதாவது, சமமான திறன் வெளியேற்றம்) விளிம்பில் நிகழ்கிறது. மறுஉருவாக்க நேர இடைவெளிக்குப் பிறகு /,"
டையோடை அணைக்கும் செயல்முறை தொடங்குகிறது, அதாவது அதன் பூட்டுதல் பண்புகளை மீட்டெடுக்கும் செயல்முறை,
அந்த நேரத்தில்< 3 напряжение на диоде становится равным нулю, и в дальнейшем приобретает обратное значение. Процесс восстановления запирающих свойств диода продолжается до момента времени மற்றும்,அதன் பிறகு டையோடு பூட்டப்படும். இந்த நேரத்தில், டையோடு மின்னோட்டம் சமமாகிறது 1^, மற்றும் மின்னழுத்தம் மதிப்பை அடைகிறது - உம்.எனவே நேரம் t^மாற்றத்திலிருந்து கணக்கிட முடியும் Uaடையோடு மின்னோட்டம் மதிப்பை அடையும் வரை பூஜ்ஜியத்தின் மூலம் 1^.
ஒரு திருத்தும் டையோடை ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்யும் செயல்முறைகளைக் கருத்தில் கொள்வது, அது ஒரு சிறந்த வால்வு அல்ல என்பதையும், சில நிபந்தனைகளின் கீழ், எதிர் திசையில் நடத்துகிறது என்பதையும் காட்டுகிறது. /?-i-சந்தியில் சிறுபான்மை கேரியர்களின் மறுஉருவாக்கத்தின் நேரத்தை சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்க முடியும்
எங்கே x பக்- சிறுபான்மை கேரியர்களின் வாழ்நாள்.
டயோடில் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் மீட்பு நேரத்தை தோராயமான வெளிப்பாட்டைப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடலாம்
எப்போது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும் R a =0(இது ஒரு கொள்ளளவு சுமையின் மீது டையோடின் செயல்பாட்டிற்கு ஒத்திருக்கிறது), அது அணைக்கப்படும் தருணத்தில் டையோடு வழியாக தலைகீழ் மின்னோட்டம் நிலையான பயன்முறையில் உள்ள சுமை மின்னோட்டத்தை விட பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும்.
படத்தில் உள்ள வரைபடங்களை ஆய்வு செய்வதிலிருந்து. 2.6 a டயோடு இயக்கப்படும்போது மற்றும் குறிப்பாக அணைக்கப்படும்போது மின் இழப்பு கடுமையாக அதிகரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, திருத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண்ணுடன் டையோடில் இழப்புகள் அதிகரிக்கும். டையோடு குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் விநியோக மின்னழுத்தத்தின் ஹார்மோனிக் வடிவத்தில் செயல்படும் போது, பெரிய அலைவீச்சு மின்னோட்ட பருப்புகள் இல்லை மற்றும் டையோடில் உள்ள இழப்புகள் கூர்மையாக குறைக்கப்படுகின்றன.
டையோடு உடலின் வெப்பநிலை மாறும்போது, அதன் அளவுருக்கள் மாறுகின்றன. உபகரணங்களை உருவாக்கும் போது இந்த சார்பு கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். டையோடில் முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் மற்றும் அதன் தலைகீழ் மின்னோட்டம் மிகவும் வலுவாக வெப்பநிலையை சார்ந்துள்ளது. டையோடில் உள்ள மின்னழுத்தத்தின் வெப்பநிலை குணகம் (TCV) எதிர்மறை மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, டையோடில் மின்னழுத்தம் குறைகிறது. டி.கே.என் என்று தோராயமாக அனுமானிக்கலாம் U up =-2mB/K.
டையோடின் தலைகீழ் மின்னோட்டம் வழக்கு வெப்பநிலையை இன்னும் வலுவாக சார்ந்துள்ளது மற்றும் நேர்மறை குணகம் உள்ளது. இவ்வாறு, ஒவ்வொரு 10 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன், ஜெர்மானியம் டையோட்களின் தலைகீழ் மின்னோட்டம் 2 மடங்கு அதிகரிக்கிறது, மேலும் சிலிக்கான் டையோட்கள் 2.5 மடங்கு அதிகரிக்கிறது.
ரெக்டிஃபையர் டையோட்களில் ஏற்படும் இழப்புகளை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்
P 11р - மின்னோட்டத்தின் முன்னோக்கி திசையில் டையோடில் இழப்புகள், ஆர்^- தலைகீழ் மின்னோட்டத்துடன் டையோடில் இழப்புகள், ஆர், கே- தலைகீழ் மீட்பு கட்டத்தில் டையோடு இழப்புகள்.
அரிசி. 2 6 டையோடு (a) மற்றும் சோதனை சுற்று (b) திறக்கும் மற்றும் பூட்டுதல் செயல்முறைகளின் வரைபடங்கள்
முன்னோக்கி இழப்பின் தோராயமான மதிப்பை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்
இங்கு /„pep மற்றும் (/„pq, டயோடில் முன்னோக்கி மின்னோட்டம் மற்றும் முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தின் சராசரி மதிப்புகள் ஆகும். இதேபோல், தலைகீழ் மின்னோட்டத்துடன் மின் இழப்பைக் கணக்கிடலாம்:
இறுதியாக, தலைகீழ் மீட்பு கட்டத்தில் ஏற்படும் இழப்புகள் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன
எங்கே /" என்பது மாற்று மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண்.
டையோடில் மின் இழப்புகளைக் கணக்கிட்ட பிறகு, டையோடு உடலின் வெப்பநிலை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும்.
இதில் G pmax = 150°C என்பது டையோடு படிகத்தின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வெப்பநிலையாகும், RnK- சந்தி-டையோடு உடலின் வெப்ப எதிர்ப்பு (டையோடுக்கான குறிப்பு தரவுகளில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது), G முதல் அதிகபட்சம் - டையோடு உடலின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வெப்பநிலை.
ஷாட்கி தடை டையோட்கள்குறைந்த உயர் அதிர்வெண் மின்னழுத்தங்களை சரிசெய்ய, Schottky தடுப்பு டையோட்கள் (SBDs) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த டையோட்கள் பி-சந்திக்குப் பதிலாக உலோகத்திலிருந்து குறைக்கடத்தி தொடர்பைப் பயன்படுத்துகின்றன. தொடர்பு புள்ளியில், சார்ஜ் கேரியர்களின் குறைக்கப்பட்ட குறைக்கடத்தி அடுக்குகள் தோன்றும், அவை கேட் லேயர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. Schottky தடையுடன் கூடிய டையோட்கள் பின்வரும் அளவுருக்களில் p-n சந்திப்பைக் கொண்ட டையோட்களிலிருந்து வேறுபடுகின்றன:
குறைந்த முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி;
குறைந்த தலைகீழ் மின்னழுத்தம் உள்ளது;
அதிக கசிவு மின்னோட்டம்;
கிட்டத்தட்ட தலைகீழ் மீட்பு கட்டணம் இல்லை.
குறைந்த மின்னழுத்தம், உயர் அதிர்வெண் திருத்திகள் வடிவமைப்பில் இரண்டு முக்கிய பண்புகள் இந்த டையோட்களை இன்றியமையாததாக ஆக்குகின்றன: குறைந்த முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி மற்றும் குறைந்த தலைகீழ் மின்னழுத்த மீட்பு நேரம். கூடுதலாக, தலைகீழ் மீட்பு நேரம் தேவைப்படும் சிறுபான்மை கேரியர்கள் இல்லாததால், டையோடில் உடல் ரீதியாக மாறுதல் இழப்பு இல்லை.
ஷாட்கி தடுப்பு டையோட்களில், முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி என்பது தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தின் செயல்பாடாகும். நவீன ஷாட்கி டையோட்களின் அதிகபட்ச மின்னழுத்தம் சுமார் 150V ஆகும். இந்த மின்னழுத்தத்தில், DS இன் முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் 0.2... 0.3V p-ஜங்ஷன் கொண்ட டையோட்களின் முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தை விட குறைவாக உள்ளது.
குறைந்த மின்னழுத்தங்களை சரிசெய்யும்போது ஷாட்கி டையோடின் நன்மைகள் குறிப்பாக கவனிக்கப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, 45-வோல்ட் ஷாட்கி டையோடு 0.4...0.6V முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது, அதே மின்னோட்டத்தில், //-ஜங்ஷன் கொண்ட டையோடு 0.5...1.0V மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கொண்டுள்ளது. தலைகீழ் மின்னழுத்தம் 15V ஆக குறையும் போது, முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் 0.3...0.4V ஆக குறைகிறது. சராசரியாக, ஒரு ரெக்டிஃபையரில் ஷாட்கி டையோட்களின் பயன்பாடு தோராயமாக 10...15% இழப்புகளைக் குறைக்கலாம். DS இன் அதிகபட்ச இயக்க அதிர்வெண் 30 A வரையிலான மின்னோட்டத்தில் 200 kHz ஐ விட அதிகமாகும்.
தொடர்புடைய தகவல்கள்.
