PN Keçidi nədir?

PN Keçidinə nədir?

PN Keçidinin Tərif

PN keçidi, tək kristalda p-növ və n-növ yarıiletken materialar arasındakı ara səth kimi təyin olunur.

PN Keçidinin Hazırlanması

İndi bu pn keçidinin necə yarandığını nəzərə alaq. P-növ yarıiletkendə çox boşluq var, n-növ yarıiletkendə isə çox serbest elektron var.

P-növ yarıiletkendə, trivalent ziddiyet atomları var və ideal olaraq, p-növ yarıiletkendəki hər bir boşluk bir trivalent ziddiyet atomu ilə bağlıdır.

Burada 'ideal' sözünü istifadə edirik, çünki kristalda termik olaraq yarandıb yaranmayan elektron və boşlukları nəzərə almırıq. Bir elektron boşluğu doldurduqda, o boşluğa aid olan ziddiyet atomu mənfi ion olur.

Çünki indi ekstra bir elektron əlavə edib. Trivalent ziddiyet atomları elektronları qəbul edib mənfi yüklənəndə, bu ziddiyet qəbul ziddiyeti adlanır. Ziddiyet atomları kristaldakı yarıiletken atomları eyni sayda əvəz edir və özünlərini kristal strukturasına yerləşdirirlər.

Bu səbəbdən, ziddiyet atomları kristal strukturasında sabitdir. Bu trivalent ziddiyet atomları serbest elektronları qəbul etdikdə və mənfi ionlar olarkən, bu ionlar hala sabit qalır. Eyni kimi, yarıiletken kristal beşvalent ziddiyet ilə dozlaşdıqda, hər bir ziddiyet atomu kristal strukturasında yarıiletken atomu əvəz edir; beləliklə, bu ziddiyet atomları kristal strukturasında sabit olurlar.

Kristal strukturasındakı hər bir beşvalent ziddiyet atomunun en son orbitasında bir azad elektronu var, bu elektronu asanlıqla serbest edə bilər. Bu elektronu çıxardıqda, pozitiv yüklənən ion olur.

Beşvalent ziddiyet atomları yarıiletken kristala elektronlar verdiyi üçün, onlar veric ziddiyet adlanır. Statik qəbul və veric ziddiyet atomları barədə danışırıq, çünki onlar PN keçidinin formalaşmasında əsas rol oynayır.

İndi, p-növ yarıiletken n-növ yarıiletkenlə toxunduqda, n-növ yarıiletkendəki serbest elektronlar, diffuziya nəticəsində, n-növ bölgədəki serbest elektronların çoxluğu nisbətən daha çox olduğu üçün, keçidlərinə yaxın olan p-növ yarıiletkendə göç edirlər.

P bölgəsinə gələn elektronlar ilk tapdıqları boşluklarla birləşəcəklər. Bu, deməkdir ki, n-növ bölgədən gələn serbest elektronlar, keçidlərinə yaxın olan qəbul ziddiyet atomları ilə birləşəcəklər. Bu cür proses mənfi ionlar yaratır.

Keçidlərinə yaxın olan p-növ bölgədəki qəbul ziddiyet atomları mənfi ionlar olarkən, keçidlərinə yaxın olan p bölgəsində mənfi statik ionların bir qatmanı yaranacaq.

N-növ bölgədəki serbest elektronlar, keçidlərinə yaxın olan n-növ bölgədən uzaqlarından daha öncə p-növ bölgəyə göç edirlər. Bu, keçidlərinə yaxın olan n-növ bölgədə pozitiv statik ionların bir qatmanının yaradılmasına səbəb olur.

N-növ bölgədə pozitiv ionların, p-növ bölgədə mənfi ionların yeterli qalınlığa malik qatmanlarının yarandığı zaman, n-növ bölgədən p-növ bölgəyə elektronların daha da diffuziyası olmayaq, çünki serbest elektronların önündə mənfi divar var. Bu iki ion qatmanı PN keçidini formasıdır.

Bir qatmanın mənfi yüklü, digərinin pozitiv yüklü olması nəticəsində, keçid üzərində elektrik potensial yarana və potensial barier kimi funksion edir. Bu barier potensiali yarıiletken material, dozlaşdırma səviyyəsi və temperaturdan asılıdır.

Qermanium yarıiletken üçün barier potensiali 25oC-də 0.3 volt, silisium yarıiletken üçün isə eyni temperaturda 0.7 volt olaraq tapılmışdır.

Bu potensial barier, bu bölgədəki bütün serbest elektronlar boşluklarla birləşdikdən və bu bölgədəki zərərlərin (elektronlar və ya boşluklar) tüklənməsi səbəbindən heç bir serbest elektron və ya boşluk ehtiva etmir. Bu səbəbdən, bu bölgə "tüklənmə bölgəsi" adlanır. Serbest elektronların və boşlukların diffuziyası praktiki olaraq belə bir thick tüklənmə qatmanı yarandıqdan sonra dayanır, amma bu tüklənmə qatmanının qalınlığı mikrometr aralığında o qədər kiçikdir.