20
Yarımkeçiricilərə aşqarların qatılması onların keçiriciliyini, həmçinin
keçiricilik növünü də dəyişdirir. Bu da yeni tip yarımkeçirici cihazların
hazırlanması üçün geniş imkanlar açır.
Yarımkeçirici diodlar – n və p tipli yarımkeçiricilər ayrılıqda dəyişən
cərəyanı sabit cərəyana çevirməyə qadir deyillər. Çünki həmin keçiricilərə dəyişən
gərginlik verdikdə, onlardan axan cərəyanın qiyməti gərginliyin polyarlığından
asılı deyildir. Dəyişən cərəyanı düzləndirmək üçün müxtəlif tip iki
yarımkeçiricinin toxunma səddindən istifadə olunur. Bu, sadə elektron deşik keçidi
və ya sadəcə olaraq p-n keçidi adlanır, p-n keçidinin dəyişən cərəyanı
düzləndirmək xassəsi vardır. Həmin keçiddə baş verən prosesləri izah etməyə
çalışaq.
Tutaq ki, p və n keçiriciliyinə malik olan iki germanium keçiricisi bir-birinə
çox dəqiq işlənmiş hamar səthlə təmas edir, n-germanium yarımkeçiricisində külli
miqdarda elektronun, az miqdarda deşiyin olması, p-germanium yarımkeçiricisində
isə külli miqdarda deşiyin, az miqdarda elektronun olması, qarmaqarışıq istilik
hərəkəti nəticəsində elektronların n yarımkeçiricisindən p yarımkeçiricisinə,
deşiklərin isə p-dən n-ə diffuziya etməsinə səbəb olur. Odur ki, yarımkeçiricilərin
sərhəd təbəqəsində əks işarəli həcmi yüklər (elektron lampalarında olduğu kimi,
katod ətrafında elektron buludunun, katodun özündə isə müsbət işarəli həcmi
yüklərin yaranması kimi) p yarımkeçiricisində isə müsbət yüklər toplanmış olur.
Elektronların və deşiklərin qarşı-qarşıya diffuziya etməsi prosesi, sərhəd
təbəqədə toplanmaqda olan həcmi yüklərin əmələ gətirdiyi elektrik sahəsi
intensivliyinin Es-in, diffuziyaedici kənar qüvvələrin sahə intensivliyinə Eg-yə
bərabərləşməsinədək davam edəcəkdir. Belə ki, həmin sahə gərginliyi artıq
deşiklərin və elektronların yerdəyişməsinə qarşı tormozlayıcı təsir göstərəcəkdir.
Beləliklə, sərhəd təbəqəsinə əks işarəli həcmi yüklərin toplaşması, həmin
təbəqədə kontakt potensialları fərqi əmələ gətirir ki, bu da özünün dolmuş
kondensator kimi aparır.
21
Mənbəyin qütbün n yarımkeçiricisi ilə, mənfi qütbünü isə p yarımkeçiricisi
ilə birləşdirdikdə mənbəyin xarici sahə intensivliyi Eb, kontakt potensialları fərqi
Es ilə eyni istiqamətdə olacaqdır. Bunun da nəticəsində elektronlar n
yarımkeçiricisindən mənbəyin müsbət qütbünə doğru, mənbəyin mənfi qütbündən
isə p yarımkeçiricisinə və orada deşikdən-deşiyə keçərək sərhəd təbəqəsinə doğru
absorbsiya olunacaqdır. Bu proses Es-in, həmçinin Ek-ın Eb qədər artmasına və
yeni bir dinamiki tarazlığın yaranmasınadək davam edəcəkdir.
Absorbsiya prosesi sərhəd təbəqədə əsas yükdaşıyıcıların kasadlaşmasına,
bu isə təbəqənin qalınlığının artmasına, deməli deşiklərin və elektronların sərhəd
təbəqəsində qarşı-qarşıya keçməsinə, daha çox müqavimət yaranmasına səbəb
olacaqdır. Elə buna görə də həmin təbəqəyə «bağlayıcı təbəqə» deyilir.
Kontakt potensialları fərqinin əksinə qoşulmuş mənbə əks gərginlik adlanır.
Bu halda dolmuş kondensatorun lövhələri arasındakı gərginliyin, onu dolduran
mənbə gərginliyi ilə müvazinətləşməsi kimi baxmaq olar. Sərhəd təbəqəsinin
müqavimətinin çox böyük olmasına baxmayaraq, hər halda xarici dövrədə əsas
olmayan yük daşıyıcılarının hesabına çox az da olsa cərəyan axacaqdır. Buna əks
cərəyan deyilir.
Mənbəyin müsbət qütbünü p yarımkeçiricisinə, mənfi qütbünü isə n
yarımkeçiricisinə qoşub p-n keçidinə düz gərginlik verdikdə mənbəyin xarici sahə
intensivliyi Eb, kontakt potensialları fərqinin daxili sahə intensivliyi Es ilə əks
istiqamətdə olacaqdır. Bu zaman yekun sahə zəifləyəcək və onun tormozlayıcı
təsiri azalacaqdır. Bu da elektronların n yarımkeçiricisindən sərhəd təbəqəsinə
doğru, oradan isə deşiklərlə kombinasiya quraraq deşikdən-deşiyə keçməsinə və
dövrədən (tormozlayıcı sahə zəiflədiyi üçün) çox böyük cərəyan axmasına səbəb
olacaqdır.
Beləliklə, p-n keçidi müxtəlif istiqamətlərdə eyni müqavimətə malik deyildir
və buna görə də ondan dəyişən cərəyanın düzləndirilməsində istifadə olunur.
22
Yarımkeçirici diodların iş prinsipi də p-n keçidinin birtərəfli keçiricilik xassəsinə
əsaslanmışdır.
Hazırda sənaye müstəvi və nöqtəvi diodlar hazırlayır. Müstəvi diodlarda n
tipli germanium kristalının səthinə kiçik indium parçası daxil edilir. Təqribən
500
0
C temperaturda indium germanium səthində əridilir və ona diffuziya edir.
Germaniumun az bir damlası indium hissəsində həll olur. Soyuduqdan sonra
indiuma germanium kristallı arasında deşik keçiriciliyinə malik olan təbəqə əmələ
gəlir. Soyumuş indium damlası deşik keçiriciliyinə malik olan təbəqə ilə kontakt
əlaqəsi yaradır. Germaniumla əlaqə yaratmaq üçün qurğuşun və qalaydan istifadə
olunur.
Nöqtəvi diodlarda n tipli germanium kristallı ilə kontakt əlaqəsi volfram
naqil vasitəsilə yaradılır. Diodun hazırlanması prosesində kontakt nöqtəsi ətrafında
deşik keçiriciliyinə malik olan kiçik nahiyyə əmələ gəlir və bununla da p-n keçidi
yaranmış olur.
«Tunel diodu» 1958-ci ildə yapon alimi Yesaki yarımkeçirici diodların
tədqiqi ilə məşğul olurdu. Onun iş proqramına dioddan keçən cərəyan şiddətinin
ona tətbiq olunmuş gərginlikdən asılılığını dəyişdirmək məsələsi də daxil
edilmişdir. Əvvəlcə cərəyan kiçik olmuş, sonra isə dioda birləşmiş batareyanın
gərginliyi böyüdükcə cərəyan daha sürətlə artmışdır. Ancaq bu diodların birində
maraqlı bir hal olmuşdur. Bu dioda hətta kiçik gərginlikdə cərəyan dik yuxarı
qalmış, sonra isə nə üçünsə aşağı enmiş, demək olar ki, sıfıra çatmış və bundan
sonra yenə artmışdır. Bu zama nalim anlaşılmazlıq içərisində qalmışdır. Əvvəlcə o,
kimyəvi tərkibi tədqiq etməyə başladı. Əlbəttə, dəqiq nəticələr çıxarmaq üçün
kristal qəfəsi kafi qədər nəcib olmalıdır. Təddiq zamanı aydınlaşdırılmışdır ki,
Yesaki lazım olduğundan bir qədər çox aşqar vurmuşdur. Elə bu hal alimin işini
çətinləşdirmişdir.
Bu hadisəni 1932-ci ildə rus alimləri Frenkel və Ioffe əvvəlcədən demişdilər.
Onlar bu hadisəni «tunel kvanto effekti» adlandırmışlar. «Tunel effekti»
Dostları ilə paylaş: |