20.Механизмы поглощения света полупроводниками.

Жартылайөткізгіштерде жарықтың жұтылу механизмі.

Жартылайөткізгіштерде жарықтың жұтылуының келесідей механизмдері бар:

1. Энергияның рұқсат етілген аумақтары (валенттік аумақ пен өткізгіштік аумақ) арасында электрондық өтулермен байланысты болатын меншікті немесе фундаменталды жұтылу.

2. Тыйым салынған аумақтағы рұқсат етілген аумақтар мен қоспалы деңгейлер арасындағы электрондық (немесе кемтіктік) өтулермен байланысты болатын қоспалы жұтылу.

3. Экситондық күйлердің пайда болуымен немесе ыдырауымен байланысты болатын экситондық жұтылу.

4. Сәйкес рұқсат етілген аумақтар немесе рұқсат етілген аумақтар жанындағы аумақтар ішіндегі электрондық (немесе кемтіктік) өтулермен байланысты болатын зарядтың еркін тасымалдаушыларымен жұтылу.

5. Кристаллдық тордың тербелуі арқылы жарық толқынының энергиясының жұтылуымен және осыдан торда жаңа фонондардың пайда болуымен байланысты болатын торлық (фонондық) жұтылу.

Жарықтың қатты дене электрондарымен әсерлескенде энергия мен импульстің сақталу заңдары орындалу керек. Бұл заңдардың сақталуына қойылатын талап әр түрлі электрондық (немесе кемтіктік) өтулермен байланысты болатын жарықтың жұтылуының барлық механизмдерінде фонондар қатысатындығына әкеледі.

21.Явление фотопроводимости.

Фотоөткізгіштік — электрмагниттік сәулеәсерінен заттың электр өткізгіштігінің өзгеруі. Фотоөткізгіштік электрмагниттік сәуленің жұтылуы нәтижесінде жартылай өткізгіштердегі немесе диэлектриктердегі электрондардың энергетикалық деңгейлерге тарала орналасуының өзгеруі салдарынан болады. Оның концентрациялық фотоөткізгіштік және қозғалғыштық фотоөткізгіштік деп аталатын түрлері бар. Мұның алғашқы түрінде түсірілген электрмагниттік сәуле әсерінен (электрондарды байланысқан күйден еркін күйге көшіру арқылы, валентті белдеуде кемтіктер санын, өткізгіштік белдеуде электрондар санын арттыру жолымен) заряд тасығыштардың (электрондар, кемтіктер) концентрациясы артады.Электрондармен кемтіктердің қозғалғыштығы олардын энергиясына тәуелді болады. Ал сырттан түсірілген электрмагниттік сәуле бұл энергияның шамасын, яғнизарядтасығыштардың қозғалғыштығын өзгертеді. Мұның нәтижесінде заттың электр өткізгіштігі де (қозғалғыштық фотоөткізгіштік) өзгереді. Асқын өткізгіштерде байқалатын фотоөткізгіштіктуннельдік эффектігенегізделіп түсіндіріледі.Фоторезисторлардыңжұмыс әрекеті фотоөткізгіштік құбылысына негізделген. Техникада кеңінен қолданылыс тапқан Фотоөткізгіштік жартылай өткізгіштер: CTe, Sі, Se, CdS, CdSe, KnSb, CTaAs, PbS, т.б.

Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі-жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігінің электромагниттік сәуле әсерінен арту құбылысы негізгі заттың, сондай-ақ ондағы қоспалардың қасиеттерімен байланысты. Бірінші жағдайда фотон энергиясы рұқсат етілмеген зона еніне тең немесе үлкен болса , онда электрондар валенттік зонадан өткізгіштік зонаға ауыстырылып қосымша электрондар (өткізгіштік зонада) және кемтіктер (валенттік зонада) пайда болады. Нәтижесінде электрондар мен кемтіктер туғызғанменшікті фотоөткізгіштік пайда болады.

Егер жартылай өткізгіште қоспа болса, онда фотоөткізгіштік болғанда да пайда бола алады; донорлы қоспалы жартылай өткізгіш үшін фотон энергиясыал акцептрлі қоспалы жартылай өткізгіш үшін. Соныменменшікті жартылай өткізгіш үшін,қоспалы жартылай өткізгіштер үшін. Мұндағы–қоспалы атомдардың активация энергиясы.

23.Особенности контактных явлений в полупроводниках. Электропреобразовательные приборы, основанные на контактных эффектах. Шалаөткізгіштік контакт ерекшеліктері. Контактілік эффектіге негізделген электтүрлендіргіш құрылғылар

Жартылай өткізгішті металл контактісін қарастырайық. Контакт болған жағдайда әртүрлі комбинациялар (р және п-типті жартылай өткізгіш), металл және жартылай өткізгіштік шығысындағы термодинамикалық жұмыстардың  арақатынасы  болуы мүмкін. Осы арақатынастардың тәуелділігінен контакт облысында  үш күй пайда болады. Бірінші күй жартылай өткізгіштегі жалпақ зона шартына сәйкес, бұл жағдайда нейтралды контакт пайда болады. Екінші куй жартылай өткізгіштің сыртқы облысындағы  байытылу шартына сәйкес (р-типінде тесіктелген, п-типінде электронды), бұл жағдайда омитикалық контакт  пайда болады. Ал үшінші күйінде жартылай өткізгіштің сыртқы облысы негізі тасымалдаушылармен кедейленген, бұл жағдайда  контакт облысында жартылай өткізгіш жағынан акцепторлар немесе донорлардың ионды зарядтарының аумақтық облысы қалыптасады және блоктаушы контакт немесе Шоттки барьері пайда болады.Жартылай өткізгіштік құрылғыларда блоктаушы жартылай өткізгішті металл контактілері және кез-келген сыртқы қатты денелі термоэлектронды эмиссиялы ток Ричардсон теңдеуімен анықталатыны көрсетілген.П-типті жартылай өткізгішті металл контактісі үшін  ФМе металының шығысындағы  термодинамикалық жұмысы Фп/п жартылай өткізгіштің шығысындағы термодинамикалық жұмысынан кем болатын шартты таңдайық. Бұл жағдай теңдеуге сәйкес Jn/n жартылай өткізгіштік сыртындағы термоэлектронды эмиссиялық ток  металдың сыртқы термоэлектронды эмиссиялық тогынан көп болады. Осылайша жартылай өткізгішті металлконтактілерінде түзеткішті пайдалану күшті  жоғары жиілікті түзеткішті диодтарды  алуына  мүмкіндік береді. Осындай  диодтардың жиіліктік диапазон жұмысын жартылай өткізгішті металл нүктелік контакты қолдана отырып ұлғайтуға болады.СВЧ диодтары сантиметрлік және одан да қысқа радиотербелістер диапазонында жұмыс істеу үшін арналған, яғни 10 ГГц-тен 100ГГц жиіліктік облыста.Импульсті диодтар деп , 1 мкс оданда аз уақыттың  қосылуларында  жұмыс істей алатындарды  айтады.  Импульстік диодтарды аз уақытқа  созылған импульстердің  жұмыс істейтін схемадағы элементтер ретінде қолданады, сондықтан оларды қосқан кезде аз интеграциясына ие болуы керек. Импульстік диодтардың  құрамы мен параметрлері оларда болып жатқан процестермен анықталады. Тербелістерді күшейтү және генерациялау – транзисторлар Айнымалы токты түзету – диодтар Жылу және күн энергиясын электрлікке айналдыру – термо, фотоэлемен Электр энергиясын жарыққа айналдыру – лазерлер, жарық диодтары Температура датчиктері – термисторлар корпускулалар сәулелерінің датчиктері – фоторезисттар, дозиметрлер Қысым өлшеуіштер – тензодатчиктер Магнит өрісін өлшеу – Холл датчиктер

24. Металл-жартылайөткізгіш контактісіндегі құбылыс. Потенциалдардың контактты айырмасы.

24.Явления на контакте металл-полупроводник. Контактная разность потенциалов.Екі әртүрлі металл арасында контакт кезінде олардың арасында потенциалдардың контактты айырмасы деп аталатын потенциалдар айырымы пайда болады. Бұл құбылыс 1797 жылы итальяндық ғалым Алессандро Вольта (1745-1827) өзінің есімін алып жүретін екі заңды ашты және орнатты:

1. Екі әртүрлі металдар контактісінде олар арасында химиялық құрамы мен температурасына тәуелді болатын потенциалдар айырымы пайда болады;

2. бірнеше тізбектей жалғанған металл өткізгіштерінен жасалған, бірдей температурада болатын, өткізгіштер аралықтарына тәуелді емес және негізгі өткізгіштердің контактілі потенциалды айырымымен толық анықталатын, тізбектің ажыратылған соңғы бөліктер арасында потенциалдар айырымы болады. Вольта металдарды келесідей ретпен орналастырған: Al, Zn, Sn, Pb, Sb, Bi, Hg,Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd және олар металлмен контактіге түскенде осы қатарда алдында тұрғандар оң зарядталады, ал екінші – теріс (Волта қатары деп аталатын) зарядталады.

Потенциалдардың контактілі айырмасының пайда болуы электрөткізгіштің классикалық теориясын түсіндіреді, соған сәйкес оның пайда болуының екі себебін көрсетеді:

1)металл электрондарының шығысының әртүрлі жұмысы;

2) еркін электрондар өткізгіштеріндегі әртүрлі концентрация;

Δφк – потенциалдардың контактілі айырымы

мұнда ΔE – n облысындағы электронға p облысына өте алатындай хабарды жеткізетін қосымша эгенргияның минималды саны, немесе дәл солай р зонасындағы кемтікке n зонасына өте алатындай хабарды жеткізетін энегияның қосымша саны.q – электрон заряды.