97
P-N O’TISHLI GETROSTRUKTURALARDA TEMPERATURA, BAZA VA SIRQISH
QARSHILIKLAR TA’SIRIDA VOLT-AMPER XARAKTERISTIKASINI O’RGANISH
ILYOSBEK NE’MATOV RAVSHAN O’G’LI
1
1
Namangan to’qimachilik sanoati instituti
RAXIMJON IBRAGIMOV XASANBOY O’G’LI
2
SANJARBEK KARIMOV KOMILJON O’G’LI
2
2
Namangan davlat universiteti
https://doi.org/10.5281/zenodo.14776860
Annotatsiya
. Har qanday yarimo’tkazgichli tuzilmalar yoki yorug’lik diodlarida ham p-n
o’tish mavjud. Yorug’lik diodlarida to’g’ri yo’nalish bo’ylab elektr toki o’tishi natijasida zaryad
tashuvchilar elektron va kovaklar rekombinatsiyaga uchrashi tufayli fotonlarni nurlaydi.
Bunda elektronlar bir energetik holatdan ikkinchi energetik holatiga o’tadi. Lekin hamma
yarimo’tkazgichlarda ham rekombinatsiya tufayli yorug’lik nurlanavermaydi. To’g’ri zonali
bo’lmagan yarimo’tkazgichlardan masalan kremniy, germany kabi elementlardan
tayyorlangan diodlar amalda umuman nurlamaydi.
Kalit so’zlar. .
ћ
– Plank domiysi;
ћω
– fotonlarni energiyasi;
α
– optik yutilish
koeffitsienti;
α(ћω)
- optik yutilish koeffitsienti spektral xarakteristikasi;
E
v
– valent zonaning
yuqori chegarasi;
E
c
– o‘tkazuvchanlik zonasining quyi chegarasi;
g(ε)
– elektronlarni holat
zichligining taqsimoti;
g
V
(ε)
- valent zonadagi elektronlarni holat zichligining taqsimoti;
g
C
(ε)
-
o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarni holat zichligining taqsimoti;
E –
energetik holat;
E
g
–
taqiqlangan zonaning energetik kengligi;
N(
C
)
– o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektron holatlari
zichligining effektiv qiymati;
N(
V
)
– valent zonadagi elektron holatlari zichlining effektiv
qiymati;
Diodning xarakteristikalari tashqi temperaturaga, kontakt sohaning geometrik
o‘lchamlariga, tok tashuvchilar miqdoriga va tashqi kuchlanish kabi bir qator kattaliklarga
bog‘liq.
p-n o‘tish tayyorlanish usuliga qarab tor sohali yoki keng sohali bo‘lishi mumkin. p-n
o‘tishni olish vaqtida p sohadan n sohaga o‘tishda aralashmalar konsentratsiyasi keskin
o‘zgaradigan qilib tayyorlab bo‘lmaydi. chunki ular ma’lum masofada maksimum va minimum
qiymatlar orasida taqsimlangan bo‘ladi. SHuning uchun p-n o‘tishda keng yoki tor bo‘lishi
masofaga ham bog‘liq bo‘ladi.
Agar p-n o‘tishdagi xajmiy zaryadlar sohasining kengligi aralashmaning taqsimlanish
oralig‘idan katta bo‘lsa, p-n o‘tish “tor” bo‘ladi. Tor p-n o‘tishni keskin p-n o‘tish deb xam
ataladi.
𝐿 = √
(𝜑
0
−𝑒𝑉)2𝜀
𝑙
2
∙
𝑛
𝑛
+𝑝
𝑝
𝑛
𝑛
∙𝑝
𝑝
(1)
ifoda keskin p-n o‘tish uchun kuchga ega.Agar aralashmaning taqsimlanish sohasi juda
keng bo‘lib, hajmiy zaryadlar sohasi kengligidan katta bo‘ladigan bo‘lsa p-n o‘tish keng p-n
o‘tish deb yuritiladi.
p-n o‘tishlarni keskin va keng p-n o‘tishlarga ajratishimizga sabab shuki keskin p-n
o‘tishdan elektronlar kristall panjara defektlari bilan to‘qnashmasdan o‘tib ketadi. SHu sababli
p-n o‘tishda elektronlarning rekombinatsiya, generatsiya va sochilishini hisobga olmasa ham
bo‘ladi. Keng p-n o‘tishlarda esa elektronlarning harakati diffuzion xarakterga ega bo‘ladi.
SHuning uchun rekombinatsiya va generatsiyani hisobga olish kerak bo‘ladi.
98
Keskin p-n o‘tishning volt-amper xarakteristikasini p-n o‘tishda to‘liq tok ikkala holda
ham kovak va elektronlar hisobiga hosil bo‘lgan toklarning yig‘indisiga teng bo‘ladi.
𝑗 = 𝑗
𝑝
+ 𝑗
𝑛
(2)
Kovak va elektron tokini aniqlaylik.
𝐽 = (
𝑒𝐷
𝑝
𝑝
𝑛
𝐿
𝑝
(𝑒
𝑒𝑈
𝑘𝑇
− 1) +
𝑒𝐷
𝑛
𝑛
𝑝
𝐿
𝑛
(𝑒
𝑒𝑈
𝑘𝑇
− 1)) =
= (
𝑒𝐷
𝑝
𝑝
𝑛
𝐿
𝑝
+
𝑒𝐷
𝑛
𝑛
𝑝
𝐿
𝑛
) (𝑒
𝑒𝑈
𝑘𝑇
− 1)
(3)
𝐽
𝑠
=
𝑒𝐷
𝑝
𝑝
𝑛
𝐿
𝑝
+
𝑒𝐷
𝑛
𝑛
𝑝
𝐿
𝑛
(4) deb belgilasak (3) ifoda
𝐽 = 𝐽
𝑠
(𝑒
𝑒𝑈
𝑘𝑇
− 1)
(5) ko‘rinishga keladi.
Masalan muxitning xaroratini ko‘tarilishi yoki teskari kuchlanishning biror qiymatigacha
oshirilishi teskari tokning bidan ko‘payib ketishiga, natijada p-n o‘tishning buzilishiga sabab
bo‘ladi. Real diodda p va n sohalarning omik qarshiliklari va p-n o‘tishning sirqish qarshiligini
hisobga olish kerak bo‘ladi.
1-rasm
Bu ekvivalent sxema real diodning VAX ni taxlil qilishda foydalanamiz.
Tashqi ta’sir natijasida elektron va kovaklarning qizishi natijasida elektronlarning
xarorati T
e
kovaklarning harorati
T
h
bo‘lsin. U holda zaryad tashuvchilarning taqsimot
funksiyalarni T
e
va T
h
harorati va
𝜇
𝑒
va
𝜇
𝑛
ximpotensialga ega bo‘lgan Bolsman taqsimot
funksiyalari orqali ifodalash mumkin. Bu xolda termodinamik muvozanat kuchli buzilgan
bo‘ladi. Natijada p-n o‘tishli diodning VAX tubdan o‘zgaradi.Bunda VAX qo‘yidagi ko‘rinishda
bo‘ladi.
𝑗 = 𝑗
𝑝
+ 𝑗
𝑛
𝐼
𝑛
= 𝐼
𝑠𝑛
[𝑒
𝑞𝜑
0
𝑘𝑇
−
𝑞(𝜑
0
−𝑈)
𝑘𝑇
𝑒
− 1]
𝐼
𝑝
= 𝐼
𝑠𝑝
[𝑒
𝑞𝜑0
𝑘𝑇
−
𝑞(𝜑0−𝑈)
𝑘𝑇ℎ
− 1]
(6)
Bu erda
𝜑
0
potensial to‘siq balandligi, T
e
=T
h
=T bo‘lgan xolda (6)dan (5) ifoda kelib
chiqadi. Shunday qilib (6) ifoda VAXning umumiy ifodasi bo‘lib qizishni hisobga olmaganda
Shokli formulasi hosil bo‘ladi.
99
2-Rasmlarda ideal xolatdagi diodning VAX olib ko‘rsatilgan.
Endi diodning bazasida xaroratning o‘zgarishini va bazada kuchlanish tushuvini, kristall
panjara xaroratini o‘zgarishini va sirqish tokini xisobga olsak (2.4.6) ifodani quyidagicha
yozish mumkin:
𝐼 = 𝐼
𝑠
[𝑒
𝑞𝜑0
𝑘𝑇
−
𝑞(𝜑0−𝑈−𝑈1+𝐼𝑅𝑏)
𝑘𝑇𝑒
] +
𝐼𝑅
𝑏
𝑅
𝑈
; (7)
3-rasm
Bu ifoda diodlarni volt-amper xarakteristikasini tushuntirib beradi. Bu ifoda asosida
olingan grafiklarni ko‘radigan bo‘lsak baza va utechka qarshiliklarni o‘zgartirish asosida
quyidagi grafikni ko‘rishimiz mumkin:
Real diodlarda p-n o‘tishga ketma – ket ulangan diod bazasining qarshiligi R
b
va
potensial to‘siq sirqish qarshiligini xisobga olsak (6) VAX ga tuzatmalar kiritiladi. Bunda
diodning ekvivalent sxemasiga asosan T
e
=T
h
va
𝐼
𝑠𝑛
= 𝐼
𝑠ℎ
bo‘lgan xolda diodning VAXi (7)
ko‘rinishida bo‘ladi.(7) ifoda R
b
ketma-ket baza qarshiligi, R
u
p-n o‘tishning sirqish qashligi.(7)
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
I(m
A)
U(V)
назария
эксперимент
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0
500
1000
1500
2000
I(m
kA)
U(V)
эксперемент
назария
100
formula yordamida elektron va kovaklar va fononlarning qizishini hisobga olgan xolda real
diodning VAXni olish mumkin bo‘ladi.
Rasmlarda turli haroratlar va turli baza qarshiliklar uchun VAXlar keltirilgan.
p – n o’tishli geteroo’tishli nazariy xulosalar tajriba natijalarini fizik jihatdan asoslab
beradi. Bundan ko‘rinadika baza qarshilik va sirqish qarshilik temperatura ta’sirida o‘zgarishi
xam diodlarning VAX siga sezilarli darajada ta’sir ko‘rsatar ekan. Bu esa bugungi kunda keng
ko‘lamda qo‘llanib kelinayotgan nanostrukturali juda kichik o‘lchamdagi yarimo‘tkazgichli
asboblarni ishlash prinsipini oshirishga yanada imkon beradi.
XULOSА
-
p – n o’tishli getrostrukturalarni volt – amper xarakteristikalarini xisobga olishda baza
va sirqish qarshiliklarini kuchlanish ta’sirida o’zgarishini xisobga olish p – n o’tishli diodlar
xarakteristikalarini tahlil qilishda muhim ahamyatga ega.
- p –n o’tishli diodlarni potentsial to’siq balandligi xarorat ta’sirida kamayishi natijasida
to’g’ri ulangan diod ochilishi oldingi past xaroratga nisbatan kichik kuchlanishlarda ochiladi.
References:
1.
Kaya, F. S., Duman, S., Baris, O., & Gurbulak, B. (2021). Calculation of characteristics
parameters of Au /methyl green/n-Si/Ag diodes from the current-voltage measurements.
Materials
Science
in
Semiconductor
Processing,
121,
105325.
https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105325
2.
M. Zhu, J. Zhang, H. Hou, Microelectron. Eng. 95 (2012) 112–115.
3.
O’g I. N. R. et al. Turdagi o ‘ta panjaralardagi ikki o ‘lchamli elektronlarning fononlarda
sochilishi //Barqarorlik va yetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali. – 2023. – Т. 3. – №. 9. – С.
43-48.
4.
Ravshan O’g’li N. I. et al. Qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan unumli foydalanishda
a-si: h asosidagi fotoelektrik qurilmalarda kovaklar tok tashuvchilik mexanizmining ahamyati
//Ta'lim va rivojlanish tahlili onlayn ilmiy jurnali. – 2023. – Т. 3. – №. 10. – С. 6-10.
5.
Ibragimov R. Methodology of teaching physics in vocational schools //Science and
innovation. – 2023. – Т. 2. – №. B9. – С. 206-210.
6.
Ibragimov R. Kasb-hunar maktablarida fizika fanini o ‘rganishda o ‘quvchilar o‘rtasida
eksperimental ko‘nikmalarni shakllantirish //Farg'ona davlat universiteti. – 2024. – №. 1. – С.
17-17.
7.
Xasanboy o’g’li I. R. Modeling of Educational and Professional Activities of Students in
the Process of Teaching Physics in Vocational Schools //Excellencia: International Multi-
disciplinary Journal of Education (2994-9521). – 2024. – Т. 2. – №. 6. – С. 550-552.
