Жарты өткізгіштер. Электрондық эмиссия теориясының негіздері

                                                        

                                                        

                                                        

  A                      I                  B       

                    Т1>Т2          

                                                

                                              

                  45-сурет                 

2. Пельтье құбылысы. Француз физигі Ж.Пельтье әр түрлі екі металдың түйіскен тұсы арқылы электр тогы өткен кезде оның бағытына тәуелді джоульдік жылудан басқа қосымша жылу бөлінеді немесе жұтылады деп тұжырымдады. Соныменен, Пельтье құбылысы Зеебек құбылысына қатысты кері құбылыс болады. Ток күшінің екі дәрежесіне пропорционал болатын джоульдік жылудан айырмашылығы, Пельтье жылуы ток күшінің бір дәрежесіне пропорционал және ток бағыты өзгергенде таңбасы өзгереді. Пельтье құбылысын түсіндіретін болсақ, жапсардың әр түрлі жақтарында электрондар әр түрлі орташа энергияға ие болады.

3. Томсон құбылысы. В.Томсон (Кельвин) термоэлектрлік құбылысты зерттеп, эксперимент жүзінде біркелкі қыздырылмаған өткізгіш арқылы ток өткенде Пельтье жылуы сияқты қосымша жылу бөліну керек деп тұжырымдады. Бұл құбылыс Томсон құбылысы деп аталды. Бұл құбылысты түсіндіретін болсақ, өткізгіштің көбірек қызған бөлігінде электрондардың орташа энергиясы аз қызған бөлігіндегіден көп болады, температура кемитін бағытта қозғала отырып, олар энергиясының біраз бөлігін торға береді, нәтижесінде Томсон жылуы бөлінеді. Егер электрондар температураның өсу бағытында қозғалса, онда керісінше, өз энергиясын тордың энергиясы есебіне толтырады, нәтижесінде Томсон жылуы жұтылады.

7. Жартылай өткізгішті  диодтар мен триодтар. Екі жартылай өткізгіштің (немесе металл мен жартылай өткізгіштің) түйісуінің бір бағытты өткізгіштігі айнымалы токты түзетуге және тудыру үшін қолданылады. Егер бір электронды-кемтікті ауысу болса, онда оның жұмыс істеуі екі электродты шам-диодтың жұмыс істеуімен бірдей болады. Сондықтан бір p-n ауысуы бар жартылай өткізгішті құрылғы жартылай өткізгішті (кристалды) диод деп аталады. Құрылысына қарай жартылай өткізгішті диодтар нүктелік және жазықтықтық деп бөлінеді. Мысал үшін нүктелік германий  диодты қарастырамыз (46-сурет), жіңішке

                                                                                         Ag

        

 

                                       2  

  

 

                                                                                    

                        

 

 

                              46-сурет                               47-сурет

вольфрам сым (1) үшкір ұшы жағымен алюминиймен қапталған                          n-германийге жапсырылады. Егер диод арқылы тура бағытта қысқа уақытта ток импульсін жіберсек, онда германийде алюминий диффузиясы күрт арта түседі де алюминиймен толыққан және р-өткізгіштікке ие болған германий қабаты түзіледі. Осы қабаттың шекарасында түзеткіш коэффициенті жоғары p-n ауысуы пайда болады. Түйісу қабатының сыйымдылығы аз болатындықтан нүктелік диодтар жоғары жиілікті тербелістер детекторы (түзеткіш) ретінде қолданылады. Жазықтықтық мыс оксидті түзеткіштің схемасы 47-суретте көрсетілген. Мыс пластинаға химиялық өңдеу көмегімен күміспен жабылған мыс оксидінің қабатын өсіреді. Күміс электрод түзеткішті тек тізбекке қосу үшін қолданылады.

Cu2O-ның Cu-мен жанасушы  және онымен қаныққан (байытылған) қабаты электрондық өткізгіштікке ие болады, ал Ag-мен жанасқан және оттегімен қаныққан (байытылған)  қабаты кемтіктік өткізгіштікке ие болады.      

Осылайша мыс оксиді қалыңдығында токты Cu2O-дан Cu-ға бағыттайтын жапқыш  қабат түзеді. Жартылай өткізгішті құралдардың ішіндегі ең маңыздысы-триодтар немесе транзисторлар. Транзистор деп күшейткіштік қасиеті негізгі емес заряд тасушылардың инжекциясы мен экстракциясына негізделген, бір-бірімен өзара әсерлесе алатын екі p-n ауысуына тұратын жартылай өткізгіш құралдарды айтады. Транзистор үш қабаттан тұрады және белгілі бір жағдайларда токты және кернеуді күшейте алатын қасиеті бар. Осы қасиетіне байланысты ол радиотехника мен электроникада кеңінен қолданылады.

 

           Э         Б         К                                         Э         Б           К 

          

 

 

 

 

                                                     

                                                     48-сурет

Қабаттарының орналасу реттеріне қарай p-n-p және n-p-n транзисторлар деп бөлінеді (48-сурет), олардың бір-бірінен айырмашылығы-тек тізбекке қосылу полярлығы мен жұмыс тогының бағытында, бірақ жұмыс істеу принциптері бірдей.

Транзистордың ортасындағы қабатты база (Б) деп, шеткі қабаттарының бірін эмиттер (Э), екіншісін-коллектор деп атайды. Эмиттер мен база арасындағы электрондық-кемтіктік өткелді эмиттерлік деп, ал база мен коллектор аралығындағысын коллекторлық деп атайды. Транзистор қабаттарының өткізгіштігі әр типті және меншікті кедергілерінің мәні әр түрлі болуы тиіс. 

 

 

Бақылау сұрақтар

 

• Зоналық теориясы бойынша жартылай өткізгіштердің диэлектриктерден айырмашылығы неде?
• Жартылай өткіштердің температурасын арттырғанда өткізгшітігі артатындығын немен түсіндіруге болады?
• Жартылай өткізгіштердің электрондық қоспалы өткізгіштігінің механизмін түсіндіріңіз.
• Термоэлектрондық эмиссия құбылысын түсіндіріңіз.
• Жартылай өткізгіштердің n-және р-типті өткізгіштігін түсіндіріңіз.
• n-р типті өтудің вольт-амперлік сипаттамасын түсіндіріңіз.

 

Тапсырмалар

 

1. Германий үлгісін 00-тан 170 С-ге дейін қыздырады. Кремнийдің тыйым салынған зонасының ені 0,72 эВ деп алып, оның меншікті өткізгіштігі қанша есе артады?
2. Таза кремнийге бордың аздаған қоспасын араластырған.

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесін қолданып, кремний қоспасының өткізгіштігін анықтап, түсіндіріңіз. 

12.3. Висмут пен сурьманың бірлік көлеміндегі еркін электрондар санының қатынасы неге тең? Жапсарлардың біреуін 1000С қыздырғанда пайда болатын э.қ.к,-нің мәні 0,011 В.

12.4. Егер платина мен цезийден ұшып шыққан электрондардың шығу жұмыстарының қатынасы 2,7-ге тең болса, электрондардың жылулық қозғалысының минимал жылдамдықтарының қатынасы қандай болады?

12.5. Қоспалы жартыдай өткізгіште әлі де болса фотоөткізгіштік болатын жағдайдағы толқын ұзындығын анықтаңыз.