Gjysmëpërçues- është një substancë që rezistenca mund të ndryshojë në një gamë të gjerë dhe ulet shumë shpejt me rritjen e temperaturës, që do të thotë se përçueshmëri elektrike(1/R) rritet.
- vërehet në silikon, germanium, selen dhe disa komponime.

Mekanizmi i përcjelljes në gjysmëpërçues

Kristalet gjysmëpërçues kanë një atomike rrjetë kristali, Ku elektronet e jashtme i lidhur me atomet fqinje me lidhje kovalente.

Në temperaturat e ulëta në gjysmëpërçues të pastër elektronet e lira jo dhe sillet si dielektrik.

Gjysmëpërçuesit janë të pastër (pa papastërti)

Nëse gjysmëpërçuesi është i pastër (pa papastërti), atëherë ka vet përçueshmëri, e cila është e ulët.

Vetëpërçueshmëria ka dy lloje:

1 elektronike(përçueshmëria "n" - lloji)

Në temperatura të ulëta në gjysmëpërçuesit, të gjitha elektronet janë të lidhura me bërthamat dhe rezistenca është e lartë; me rritjen e temperaturës energjia kinetike grimcat rriten, lidhjet prishen dhe shfaqen elektrone të lira - rezistenca zvogëlohet.
Elektronet e lira lëvizin përballë vektorit të forcës së fushës elektrike.
Përçueshmëri elektronike gjysmëpërçuesit është për shkak të pranisë së elektroneve të lira.

2. vrimë(përçueshmëria e tipit "p")

Kur temperatura rritet, ato prishen lidhjet e valencës kryera elektronet e valencës, midis atomeve, formohen hapësira me një elektron që mungon - një "vrimë".
Mund të lëvizë në të gjithë kristalin, sepse vendi i tij mund të zëvendësohet me elektrone valente. Lëvizja e "vrimës" është e barabartë me lëvizjen ngarkesë pozitive.
Vrima lëviz në drejtim të vektorit të forcës së fushës elektrike.

Përveç ngrohjes, këputje lidhje kovalente dhe shfaqja e përçueshmërisë së brendshme të gjysmëpërçuesve mund të shkaktohet nga ndriçimi (fotopërçueshmëria) dhe veprimi i fushave të forta elektrike

Përçueshmëria totale e një gjysmëpërçuesi të pastër është shuma e përçueshmërisë së llojeve "p" dhe "n".
dhe quhet përçueshmëri elektron-vrima.

Gjysmëpërçuesit me papastërti

Ata kanë vet + papastërti përçueshmëri
Prania e papastërtive rrit shumë përçueshmërinë.
Kur përqendrimi i papastërtive ndryshon, numri i bartësve të rrymës elektrike - elektroneve dhe vrimave - ndryshon.
Aftësia për të kontrolluar rrymën qëndron në bazë të përdorimit të gjerë të gjysmëpërçuesve.

Ka:

1)donator papastërti (duke lëshuar)

Ata janë furnizues shtesë të elektroneve për kristalet gjysmëpërçuese, heqin dorë lehtësisht nga elektronet dhe rrisin numrin e elektroneve të lira në gjysmëpërçues.
Këta janë përçuesit "n" - lloji, d.m.th. gjysmëpërçuesit me papastërti dhuruese, ku bartësi i ngarkesës më të madhe janë elektronet dhe bartësi i minoritetit të ngarkesës janë vrimat.
Një gjysmëpërçues i tillë ka përçueshmëri elektronike të papastërtive.

Për shembull, arseniku.

2. pranues papastërtitë (duke marrë)

Ata krijojnë "vrima" duke thithur elektrone.
Këta janë gjysmëpërçues "p" - si, ato. gjysmëpërçuesit me papastërti pranuese, ku bartësi kryesor i ngarkesës janë vrimat dhe bartësi i pakicës së ngarkesës janë elektronet.
Një gjysmëpërçues i tillë ka përçueshmëri të papastërtisë së vrimës.

Për shembull - indium.

Vetitë elektrike të kryqëzimit p-n

tranzicioni "p-n".(ose tranzicioni elektron-vrimë) - zona e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve, ku përçueshmëria ndryshon nga elektronike në vrimë (ose anasjelltas).

Rajone të tilla mund të krijohen në një kristal gjysmëpërçues duke futur papastërti. Në zonën e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve me përçueshmëri të ndryshme, do të ndodhë difuzioni i ndërsjellë. elektrone dhe vrima dhe formohet një shtresë elektrike bllokuese Fusha elektrike e shtresës bllokuese tranzicioni i mëtejshëm elektrone dhe vrima përtej kufirit. Shtresa bllokuese ka rritur rezistencën në krahasim me zonat e tjera të gjysmëpërçuesit.

Modaliteti i hyrjes р-n kryqëzim:

Kur fusha elektrike e jashtme është në drejtim bllokues (të kundërt), asnjë rrymë elektrike nuk do të kalojë nëpër zonën e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve.
Sepse elektronet dhe vrimat lëvizin nga kufiri në anët e kundërta, atëherë shtresa barriere trashet dhe rezistenca e saj rritet.

Mbyllja modaliteti p-n tranzicionit.

Natyra e rrymës elektrike në gjysmëpërçues. Përçueshmëri e brendshme dhe e papastërtive.

Gjysmëpërçuesit janë substanca rezistenca e të cilave zvogëlohet me rritjen e temperaturës, praninë e papastërtive dhe ndryshimet në ndriçim. Në këto veti ato janë jashtëzakonisht të ndryshme nga metalet. Në mënyrë tipike, gjysmëpërçuesit përfshijnë kristale në të cilat kërkohet një energji prej jo më shumë se 1.5-2 eV për të lëshuar një elektron. Gjysmëpërçuesit tipikë janë kristalet e germaniumit dhe silikonit, në të cilët atomet janë të bashkuar nga një lidhje kovalente. Natyra e kësaj lidhjeje na lejon të shpjegojmë sa më sipër vetitë karakteristike. Kur gjysmëpërçuesit nxehen, atomet e tyre jonizohen. Elektronet e lëshuara nuk mund të kapen nga atomet fqinje, pasi të gjitha lidhjet e tyre valore janë të ngopura. Elektronet e lira nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme mund të lëvizin në kristal, duke krijuar rryma elektronike përçueshmëri. Heqja e një elektroni nga shtresa e jashtme e një prej atomeve në një rrjetë kristalore rezulton në formimin e një joni pozitiv. Ky jon mund të neutralizohet duke kapur një elektron. Më tej, si rezultat i kalimit të elektroneve nga atomet në jonet pozitive, ndodh procesi lëvizje kaotike në një kristal, vendet me një elektron që mungon janë "vrima". Nga jashtë, ky proces i lëvizjes kaotike perceptohet si lëvizje e një ngarkese pozitive. Kur një kristal vendoset në një fushë elektrike, ndodh një lëvizje e urdhëruar e "vrimave" - ​​rryma e përcjelljes së vrimës. Në një kristal ideal, rryma krijohet nga një numër i barabartë elektronesh dhe "vrimash". Ky lloj përçueshmërie quhet përçueshmëri e brendshme e gjysmëpërçuesve. Ndërsa temperatura (ose ndriçimi) rritet, përçueshmëria e brendshme e përcjellësve rritet.
Mbi përçueshmërinë e gjysmëpërçuesve ndikim të madh kanë papastërti. Ka papastërti dhuruese dhe pranuese. Një papastërti mbështetëse është një papastërti me një valencë më të lartë. Kur shtohet një papastërti e dhuruesit, elektronet ngjitëse formohen në gjysmëpërçues. Përçueshmëria do të bëhet elektronike dhe gjysmëpërçuesi quhet gjysmëpërçues i tipit n. Për shembull, për silikonin me valencë n - 4, papastërtia e dhuruesit është arseniku me valencë n = 5. Çdo atom i papastërtisë së arsenikut do të rezultojë në formimin e një elektroni përçues.
Një papastërti pranuese është një papastërti me një valencë më të ulët. Kur shtohet një papastërti e tillë, një numër shtesë "vrimash" formohen në gjysmëpërçues. Përçueshmëria do të jetë "vrimë", dhe gjysmëpërçuesi quhet gjysmëpërçues i tipit p. Për shembull, për silikonin papastërtia pranuese është indium me valencë n = 3. Çdo atom indium do të çojë në formimin e një "vrime" shtesë.
Parimi i funksionimit të shumicës së pajisjeve gjysmëpërçuese bazohet në vetitë e kryqëzimit pn.

Fjala "rrymë" nënkupton lëvizjen ose rrjedhën e diçkaje. Rryma elektrike është lëvizja e urdhëruar (e drejtuar) e grimcave të ngarkuara. Në mënyrë tipike, një rrymë elektrike ndodh kur ngarkesat e lira ekspozohen ndaj një force elektromagnetike të drejtuar nga jashtë. Sidoqoftë, në gjysmëpërçuesit, lëvizja e drejtuar e ngarkesave është e mundur për shkak të lëvizjes termike kaotike nëse ka johomogjenitet në densitetin e vendosjes së tyre. Në këtë rast, tarifat preferohen të lëvizin nga një zonë me përqendrim më të lartë në një zonë me një përqendrim më të ulët. Ky fenomen quhet difuzion, dhe rryma për shkak të difuzionit quhet difuzion.

Për të dalluar rrymën e zakonshme të shkaktuar nga veprimi forcë elektrike, nga rryma e difuzionit rryma e zakonshme quhet drift.

Tranzicioni elektron-vrimë

Kur studioni dukuritë e kontaktit në gjysmëpërçuesit, duhet të përqendroheni në metodat e marrjes së një tranzicioni: shkrirja e papastërtive, difuzioni, implantimi i joneve. Të gjitha ato sigurojnë krijimin e rajoneve me përçueshmëri elektrike të elektroneve dhe vrimave në një kampion gjysmëpërçues.

Edhe në fazën e krijimit të kalimit, në të ndodhin procese të difuzionit të vrimave nga rajoni p në rajonin n dhe të elektroneve të lira nga rajoni n në rajonin p. Si rezultat, një shtresë e dyfishtë formohet në kufirin e dy rajoneve ngarkesat elektrike, i përbërë nga negative dhe jone pozitive atomet e papastërtive dhe fusha elektrike e krijuar nga ngarkesat e transferuara. Kjo fushë kundërshton përhapjen e mëtejshme të bartësve kryesorë të ngarkesës, për shkak të të cilave krijohet një gjendje ekuilibri.

Rajoni i tranzicionit elektron-vrima konsiderohet të jetë një shtresë ngarkesash hapësinore në të dy anët e kufirit të rajoneve (Fig. 2.5). Kjo shtresë quhet shtresë barriere sepse është e varfëruar nga bartës të lirë të ngarkesës dhe në shumë raste mund të konsiderohet si një dielektrik. Këtu është e nevojshme të theksohet se dendësia e ngarkesës hapësinore në shtresën e barrierës është e ndryshme në të dy anët e kufirit të rajoneve, pasi ato përcaktohen nga përqendrimet e papastërtisë së dhuruesit në rajonin n dhe papastërtia pranuese në p. -rajon. Në përgjithësi, shtresa e dyfishtë e ngarkesës hapësinore është elektrikisht neutrale: ngarkesa totale pozitive në rajonin n është e barabartë me totalin ngarkesë negative në rajonin p. Efekti kryesor i fushës elektrike të një ngarkese hapësinore është të dobësojë rrymën e difuzionit në një vlerë shumë të vogël të rrymës së përcjelljes (rryma e lëvizjes) të shtresës penguese. Si rezultat, rryma totale përmes kryqëzimit rezulton të jetë zero.

Nëse një tension i jashtëm aplikohet në kryqëzim, ai shton tensionin e kontaktit dhe, në varësi të polaritetit, ose rrit ose ul tensionin në kryqëzim, gjë që çon në një ndryshim në rrymën e difuzionit nëpër të. Sa i përket rrymës së lëvizjes, vlera e saj është praktikisht e pavarur nga tensioni i jashtëm dhe përcaktohet vetëm nga shkalla e gjenerimit të transportuesve të lirë në shtresën e varfërimit. Përçueshmëria e njëanshme e kryqëzimit është për faktin se me polaritetin e drejtpërdrejtë të tensionit të jashtëm, është e mundur një rritje shumë e fortë e rrymës së difuzionit, dhe me polaritet të kundërt, vetëm një rënie shumë e lehtë, pasi ishte afër zeros. .

Përveç kësaj, stresi i jashtëm ka ndikim të fortë në trashësinë e shtresës penguese, ngarkesat hapësinore të së cilës lidhen drejtpërdrejt me tensionin në kryqëzim. Një rritje në këtë tension duhet të çojë në një rritje të ngarkesave hapësinore. Megjithatë, dendësia e këtyre ngarkesave përcaktohet vetëm nga përqendrimet e papastërtive. Rrjedhimisht, një rritje e tarifave do të ndodhë për shkak të rritjes së vëllimeve të tyre, që do të thotë një rritje në trashësinë e shtresës së pengesës.

Gjysmëpërçuesit zënë një vend të ndërmjetëm në përçueshmërinë elektrike midis përçuesve dhe jopërçuesve të rrymës elektrike. Grupi i gjysmëpërçuesve përfshin shumë më shumë substanca sesa te grupet e përçuesve dhe jopërçuesve të marra së bashku. Shumica përfaqësuesit karakteristik gjysmëpërçuesit që gjetën aplikim praktik në teknologji janë germaniumi, silikoni, seleniumi, teluri, arseniku, oksidi i bakrit dhe sasi e madhe aliazhet dhe komponimet kimike. Pothuajse gjithçka substancave inorganike bota rreth nesh - gjysmëpërçuesit. Gjysmëpërçuesi më i zakonshëm në natyrë është silikoni, i cili përbën rreth 30% të kores së tokës.

Dallimi cilësor midis gjysmëpërçuesve dhe metaleve manifestohet kryesisht në varësinë e rezistencës nga temperatura. Me uljen e temperaturës, rezistenca e metaleve zvogëlohet. Në gjysmëpërçuesit, përkundrazi, me uljen e temperaturës, rezistenca rritet dhe afrohet zero absolute praktikisht bëhen izolues.

Në gjysmëpërçuesit, përqendrimi i transportuesve të ngarkesës së lirë rritet me rritjen e temperaturës. Mekanizmi i rrymës elektrike në gjysmëpërçuesit nuk mund të shpjegohet brenda kornizës së modelit të gazit elektron të lirë.

Atomet e gjermaniumit kanë katër elektrone të lidhura dobët në shtresën e tyre të jashtme. Ato quhen elektrone valence. Në një rrjetë kristali, çdo atom është i rrethuar nga katër fqinjët më të afërt. Lidhja midis atomeve në një kristal germanium është kovalente, domethënë kryhet nga çifte elektronesh valente. Çdo elektron valence i përket dy atomeve. Elektronet e valencës në një kristal germanium janë shumë më fort të lidhur me atomet sesa te metalet; Prandaj, përqendrimi i elektroneve të përcjelljes në temperaturën e dhomës në gjysmëpërçues është shumë herë më i ulët se në metale. Pranë temperaturës zero absolute në një kristal germanium, të gjitha elektronet janë të zënë në formimin e lidhjeve. Një kristal i tillë nuk përcjell rrymë elektrike.

Ndërsa temperatura rritet, disa nga elektronet e valencës mund të fitojnë energji të mjaftueshme për të thyer lidhjet kovalente. Pastaj elektronet e lira (elektrone përçuese) do të shfaqen në kristal. Në të njëjtën kohë, vende të lira formohen në vendet ku lidhjet janë thyer, të cilat nuk janë të zëna nga elektronet. Këto vende të lira quhen "vrima".

Në një temperaturë të caktuar gjysmëpërçuesi, një numër i caktuar çiftesh elektron-vrima formohen për njësi të kohës. Në të njëjtën kohë koha kalon procesi i kundërt - kur një elektron i lirë takon një vrimë, lidhja elektronike midis atomeve të germaniumit rikthehet. Ky proces quhet rikombinim. Çiftet elektron-vrima mund të krijohen gjithashtu kur një gjysmëpërçues ndriçohet për shkak të energjisë së rrezatimit elektromagnetik.

Nëse një gjysmëpërçues vendoset në një fushë elektrike, atëherë në lëvizjen e rendit nuk përfshihen vetëm elektronet e lira, por edhe vrimat, të cilat sillen si grimca të ngarkuara pozitivisht. Prandaj, rryma I në një gjysmëpërçues përbëhet nga rrymat e elektronit I n dhe vrimës I p: I = I n + I p.

Përqendrimi i elektroneve përçuese në një gjysmëpërçues është i barabartë me përqendrimin e vrimave: n n = n p. Mekanizmi i përcjellshmërisë së vrimave elektronike manifestohet vetëm në gjysmëpërçues të pastër (d.m.th., pa papastërti). Ajo quhet përçueshmëri elektrike e brendshme e gjysmëpërçuesve.

Në prani të papastërtive, përçueshmëria elektrike e gjysmëpërçuesve ndryshon shumë. Për shembull, duke shtuar papastërti fosforit në kristal silikoni në një sasi prej 0,001 përqind atomike zvogëlon rezistencën me më shumë se pesë rend të madhësisë.

Një gjysmëpërçues në të cilin futet një papastërti (d.m.th., një pjesë e atomeve të një lloji zëvendësohet me atome të një lloji tjetër) quhet papastërti ose e dopuar.

Ekzistojnë dy lloje të përçueshmërisë së papastërtive - përçueshmëria elektronike dhe vrima.

Kështu, kur dopingoni një katërvalencë germanium (Ge) ose silikon (Si) pesëvalente - fosfor (P), antimoni (Sb), arsenik (As) Një elektron shtesë i lirë shfaqet në vendndodhjen e atomit të papastërtisë. Në këtë rast, papastërtia quhet donator .

Kur dopingoni germanium katërvalent (Ge) ose silikon (Si) me trivalent - alumini (Al), indium (Jn), bor (B), galium (Ga) - shfaqet një vrimë vije. Papastërtitë e tilla quhen pranues .

Në të njëjtën mostër material gjysmëpërçues një seksion mund të ketë p - përçueshmëri, dhe tjetri n - përçueshmëri. Një pajisje e tillë quhet diodë gjysmëpërçuese.

Parashtesa "di" në fjalën "diodë" do të thotë "dy", tregon se pajisja ka dy "pjesë" kryesore, dy kristale gjysmëpërçues afër njëri-tjetrit: njëri me përçueshmëri p (kjo është zona p), tjetra - me n - përçueshmëri (kjo është zona p). Në fakt, një diodë gjysmëpërçuese është një kristal, në një pjesë të të cilit futet një papastërti e donatorit (zona p), tek tjetri - pranuesi (zona p).

Nëse e lidhni baterinë me një diodë tension konstant"plus" për zonën r dhe "minus" në zonë n, atëherë ngarkesat e lira - elektronet dhe vrimat - do të nxitojnë në kufi dhe do të nxitojnë në kryqëzimin pn. Këtu ata do të neutralizojnë njëri-tjetrin, ngarkesat e reja do t'i afrohen kufirit dhe a D.C.. Kjo është e ashtuquajtura lidhje e drejtpërdrejtë e një diode - ngarkesat lëvizin intensivisht nëpër të, dhe një rrymë direkte relativisht e madhe rrjedh në qark.

Tani le të ndryshojmë polaritetin e tensionit në diodë dhe, siç thonë ata, ta ndezim në të kundërt - lidhni baterinë "plus" në zonë p,"minus" - në zonë r. Ngarkesat e lira do të tërhiqen nga kufiri, elektronet do të lëvizin në "plus", vrimat në "minus" dhe si rezultat kryqëzimi pn do të kthehet në një zonë pa tarifa falas, në një izolant të pastër. Kjo do të thotë që qarku do të prishet dhe rryma në të do të ndalet.

Një rrymë e vogël e kundërt do të vazhdojë të rrjedhë nëpër diodë. Sepse, përveç ngarkesave kryesore të lira (bartësve të ngarkesës) - elektrone, në zonë n, dhe vrimat në zonën p - në secilën prej zonave ka gjithashtu një sasi të parëndësishme ngarkesash të shenjës së kundërt. Këta janë transportuesit e tyre të ngarkesave të pakicës, ato ekzistojnë në çdo gjysmëpërçues, ato shfaqen në të për shkak të lëvizjeve termike të atomeve, dhe janë ata që krijojnë rrymën e kundërt përmes diodës. Këto ngarkesa janë relativisht të vogla dhe rryma e kundërt është shumë herë më e vogël se rryma e përparme. Sasia e rrymës së kundërt varet fuqishëm nga temperatura mjedisi, material gjysmëpërçues dhe sipërfaqe p-n tranzicionit. Me rritjen e zonës së kryqëzimit, vëllimi i saj rritet, dhe për këtë arsye numri i transportuesve minoritarë që shfaqen si rezultat i gjenerimit termik dhe rrymës termike rritet. Shpesh karakteristikat e tensionit të rrymës paraqiten në formën e grafikëve për qartësi.

Mësimi nr.41-169 Rryma elektrike në gjysmëpërçues. Diodë gjysmëpërçuese. Pajisjet gjysmëpërçuese.

Një gjysmëpërçues është një substancë në të cilën rezistenca mund të ndryshojë në një gamë të gjerë dhe zvogëlohet shumë shpejt me rritjen e temperaturës, që do të thotë se përçueshmëria elektrike rritet. Vërehet në silikon, germanium, selen dhe në disa komponime.

Mekanizmi i përcjelljes në gjysmëpërçues

Kristalët gjysmëpërçues kanë një rrjetë kristalore atomike ku elektronet e jashtme janë të lidhura me atomet fqinje me lidhje kovalente. Në temperatura të ulëta, gjysmëpërçuesit e pastër nuk kanë elektrone të lira dhe sillen si një izolues. Nëse gjysmëpërçuesi është i pastër (pa papastërti), atëherë ai ka përçueshmërinë e tij (të vogël).

Ekzistojnë dy lloje të përçueshmërisë së brendshme:

1) elektronike (përçueshmëria " n“-lloj) Në temperatura të ulëta në gjysmëpërçues, të gjitha elektronet lidhen me bërthamat dhe rezistenca është e lartë; Me rritjen e temperaturës, energjia kinetike e grimcave rritet, lidhjet prishen dhe shfaqen elektrone të lira - rezistenca zvogëlohet.

Elektronet e lira lëvizin përballë vektorit të forcës së fushës elektrike. Përçueshmëria elektronike e gjysmëpërçuesve është për shkak të pranisë së elektroneve të lira.

2) vrimë (përçueshmëri e tipit p). Ndërsa temperatura rritet, lidhjet kovalente midis elektroneve të valencës prishen dhe formohen hapësira me një elektron që mungon - një "vrimë". Mund të lëvizë në të gjithë kristalin, sepse vendi i tij mund të zëvendësohet me elektrone valente. Lëvizja e një "vrime" është e barabartë me lëvizjen e një ngarkese pozitive. Vrima lëviz në drejtim të vektorit të forcës së fushës elektrike.

Thyerja e lidhjeve kovalente dhe shfaqja e përçueshmërisë së brendshme në gjysmëpërçues mund të shkaktohet nga nxehtësia, drita (fotopërçueshmëria) dhe veprimi i fushave të forta elektrike.

Varësia R(t): termistor

— matje në distancë t;

- alarm zjarri

Përçueshmëria totale e një gjysmëpërçuesi të pastër është shuma e përçueshmërive të llojeve "p" dhe "n" dhe quhet përçueshmëri elektron-vrima.

Gjysmëpërçuesit me papastërti

Ata kanë përçueshmëri të brendshme dhe të papastërtive. Prania e papastërtive rrit shumë përçueshmërinë. Kur përqendrimi i papastërtive ndryshon, numri i bartësve të rrymës elektrike - elektroneve dhe vrimave - ndryshon. Aftësia për të kontrolluar rrymën qëndron në bazë të përdorimit të gjerë të gjysmëpërçuesve. Ekzistojnë papastërtitë e mëposhtme:

1) papastërtitë dhuruese (dhuruese) - janë shtesë

furnizuesit e elektroneve për kristalet gjysmëpërçuese, lehtë heqin dorë nga elektronet dhe rrisin numrin e elektroneve të lira në gjysmëpërçues. Këta janë përcjellës të tipit “n”, d.m.th. gjysmëpërçuesit me papastërti dhuruese, ku bartësi i ngarkesës më të madhe janë elektronet dhe bartësi i minoritetit të ngarkesës janë vrimat. Një gjysmëpërçues i tillë ka përçueshmëri elektronike të papastërtive (për shembull, arseniku).

2) papastërtitë e pranuesit (marrësit) krijojnë "vrima" duke marrë elektrone në vetvete. Këta janë gjysmëpërçues të tipit "p", d.m.th. gjysmëpërçuesit me papastërti pranuese, ku është bartësi kryesor i ngarkesës

vrimat, dhe pakica - elektronet. Një gjysmëpërçues i tillë ka

përçueshmëria e papastërtisë së vrimës (shembull - indium).

Vetitë elektrike "p-n » tranzicionet.

Kryqëzimi "pn" (ose kryqëzimi elektron-vrimë) është zona e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve ku përçueshmëria ndryshon nga elektronike në vrimë (ose anasjelltas).

Rajone të tilla mund të krijohen në një kristal gjysmëpërçues duke futur papastërti. Në zonën e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve me përçueshmëri të ndryshme, do të ndodhë difuzioni i ndërsjellë i elektroneve dhe vrimave dhe do të formohet një pengesë bllokuese.

shtresë elektrike. Fusha elektrike e shtresës penguese parandalon

tranzicioni i mëtejshëm i elektroneve dhe vrimave përtej kufirit. Shtresa bllokuese ka rritur rezistencën në krahasim me zonat e tjera të gjysmëpërçuesit.

Një fushë elektrike e jashtme ndikon në rezistencën e shtresës së pengesës. Në drejtimin përpara (përmes) të fushës elektrike të jashtme, rryma kalon nëpër kufirin e dy gjysmëpërçuesve. Sepse elektronet dhe vrimat lëvizin drejt njëri-tjetrit drejt ndërfaqes, pastaj elektronet

duke kaluar kufirin, mbushin gropat. Trashësia e shtresës penguese dhe rezistenca e saj janë në rënie të vazhdueshme.

Me një bllokim (drejtimi i kundërt i fushës elektrike të jashtme) rryma nuk do të kalojë nëpër zonën e kontaktit të dy gjysmëpërçuesve. Sepse elektronet dhe vrimat lëvizin nga kufiri në drejtime të kundërta, pastaj shtresa bllokuese

trashet, rritet rezistenca e tij.

Kështu, tranzicioni elektron-vrimë ka përçueshmëri njëkahëshe.

Diodë gjysmëpërçuese- gjysmëpërçues me një kryqëzim "p-n".

Diodat gjysmëpërçuese janë elementët kryesorë të ndreqësve AC.

Kur aplikohet një fushë elektrike: në një drejtim rezistenca e gjysmëpërçuesit është e lartë, në drejtim të kundërt rezistenca është e ulët.

Transistorët.(nga fjalët angleze transferimi - transferimi, rezistenca - rezistenca)

Le të shqyrtojmë një nga llojet e tranzistorëve të bërë nga germanium ose silikon me papastërti dhuruese dhe pranuese të futura në to. Shpërndarja e papastërtive është e tillë që një shtresë shumë e hollë (në rendin e disa mikrometrave) të gjysmëpërçuesit të tipit n krijohet midis dy shtresave të gjysmëpërçuesit të tipit p (shih figurën).

Kjo shtresë e hollë quhet bazë ose bazë. Dy janë formuar në kristal r-n kryqëzime, drejtimet e drejtpërdrejta të të cilave janë të kundërta. Tre dalje nga zonat me lloje të ndryshme përçueshmëria ju lejon të përfshini një tranzistor në qarkun e treguar në figurë. Me këtë çelës të ndezur, majtas r-n -tranzicioni është e drejtpërdrejtë dhe ndan bazën nga rajoni me përçueshmëri të tipit p, i quajtur emetues. Nëse nuk kishte të drejtë r-n kryqëzim, në qarkun emetues - bazë do të kishte një rrymë në varësi të tensionit të burimeve (bateritë B1 dhe një burim tensioni alternativ) dhe rezistencën e qarkut, duke përfshirë rezistencën e ulët të kryqëzimit direkt emetues-bazë.

Bateria B2 ndezur në mënyrë që e djathta r Kryqëzimi -n në qark (shih figurën) është e kundërta Ndan bazën nga rajoni i duhur me përçueshmëri të tipit p, i quajtur koleksionist. Sikur të mos kishte mbetur r-n kryqëzim, rryma në qarkun e kolektorit do të ishte afër zeros, pasi

Rezistenca e kryqëzimit të kundërt është shumë e lartë. Nëse ka një rrymë në të majtë r-n kryqëzim, rryma shfaqet gjithashtu në qarkun e kolektorit, dhe rryma në kolektor është vetëm pak më e vogël se rryma në emetues (nëse aplikohet një tension negativ në emetues, atëherë e majta r-n-bashkimi do të jetë i kundërt dhe praktikisht nuk do të ketë rrymë në qarkun e emetuesit dhe në qarkun e kolektorit). Kur krijohet një tension midis emetuesit dhe bazës, bartësit e shumicës së një gjysmëpërçuesi të tipit p - vrimat - depërtojnë në bazë, ku tashmë janë bartës të pakicës. Meqenëse trashësia e bazës është shumë e vogël dhe numri i shumicës së bartësve (elektroneve) në të është i vogël, vrimat që futen në të pothuajse nuk kombinohen (mos rikombinohen) me elektronet e bazës dhe depërtojnë në kolektor për shkak të te difuzioni. E drejta r Kryqëzimi -n është i mbyllur për bartësit kryesorë të ngarkesës së bazës - elektronet, por jo për vrimat. Vrimat në kolektor largohen fushë elektrike dhe mbyllni qarkun. Fuqia e degëzimit të rrymës në qarkun e emetuesit nga baza është shumë e vogël, pasi zona e seksionit kryq të bazës në rrafshin horizontal (shih figurën më lart) është shumë më e vogël se seksioni kryq në planin vertikal.

Fuqia aktuale në kolektor është praktikisht e barabartë me forcën rryma në emetues, ndryshon me rrymën në emetues. Rezistenca R ka pak efekt në rrymën e kolektorit dhe kjo rezistencë mund të bëhet mjaft e madhe. Duke kontrolluar rrymën e emetuesit duke përdorur një burim tensioni alternativ të lidhur me qarkun e tij, marrim një ndryshim sinkron në tensionin në të gjithë rezistencën R. .

Me një rezistencë të madhe të rezistencës, ndryshimi i tensionit në të mund të jetë dhjetëra mijëra herë më i madh se ndryshimi në tensionin e sinjalit në qarkun e emetuesit. Kjo do të thotë rritje e tensionit. Prandaj, në ngarkesë R Është e mundur të merren sinjale elektrike, fuqia e të cilëve është shumë herë më e madhe se fuqia që hyn në qarkun e emetuesit.

Aplikimi i tranzistorëve Vetitë r-n kryqëzimet në gjysmëpërçues përdoren për të përforcuar dhe gjeneruar lëkundje elektrike.