p- және n- типті индукцияланған арнасы бар МДЖ-транзистордың құрылымы және вольтамперлік р-n - ауысудың шекарасының айналасында негізгі заряд тасушыларды өткізбейтін қабаттың пайда болуы, бізге жалпы физика курсынан белгілі. Өткізгіштің меншікті кедергісі бұл қабатта өте жоғары. Кері бағытқа сәйкес келетін өрістік р-n - ауысуға кернеу беретін болсақ, онда жабық қабаттың қалыңдағы көбейе түседі. Қаншалықты р-n - ауысуна кернеу көп берілетін болса, соншалықты өткізбейтін қабаттың қалыңдығы үлкейе түседі. Өрістік транзистордың бір ерекшелігі: құйма тізбегіндегі ток тиек пен бастау арасындағы кернеумен басқарылады, яғни р-n - ауысуында пайда болатын электр өрісі арқылы. Осы себептен мұндай транзистордың түрі өрістік транзистор деген атқа ие болған. Соңғы кездерде оңашаланған (изоляцияланған) тиегі бар өрістік транзисторлар кеңінен қолданылуға ие болды. Мұндай транзисторларда затвор металдан жасалынады және жартылай өткізгіштен диэлектриктің жұқа қабаты арқылы изоляцияланады. Диэлектриктің қызметін кремний оксиді атқарады. Бұндай өрістік транзисторды МДЖ (металл-диэлектрик-жартылай өткізгіш) транзистор деп атайды. Осыған орай, транзистордың құрылысын зерттейтін болсақ, ол металл, диэлектрик және жартылай өткізгіш қабаттарынан тұратынын байқаймыз. Көптеген жағдайда транзистор кремнийден жасалып, ал диэлектрик ретіне кремний тотығы (SiO₂) қолданылады. Сондықтан да ертеректе МДЖ транзисторы МТЖ (металл-тотық-жартылай өткізгіш) деген атпен де белгілі болған. МДЖ транзисторының бір түрі – индукцияланған каналды транзистор. Тиекке ток көзінің теріс полюсі қосылса, түсірілген кернеудің әсерінен тиектің астындағы электрондар одан алшақтай түседі. Табан ретінде пайдаланған n-текті жартылай өткізгішінде кемтіктер аз болғанымен олар баршылық та, түсірілген тиек кернеуінің әсерінен олар оған тартыла түседі. Кернеудің белгілі бір шамасына жеткенде, кемтіктер тиектің астын бастаудан құймаға дейін толық жабады да, олардың арасында белгілі бір жол ашылғандай болады. Бастау пен құйманың аралығына құйма кернеуін беретін болсақ, онда осы электродтардың арасында ток жүре бастайды.

p- және n- типті кіріктірме арнасы бар МДЖ-транзистордың құрылымы және вольтамперлік сипаттамасыр- р-n - ауысудың шекарасының айналасында негізгі заряд тасушыларды өткізбейтін қабаттың пайда болуы, бізге жалпы физика курсынан белгілі. Өткізгіштің меншікті кедергісі бұл қабатта өте жоғары. Кері бағытқа сәйкес келетін өрістік р-n - ауысуға кернеу беретін болсақ, онда жабық қабаттың қалыңдағы көбейе түседі. Қаншалықты р-n - ауысуна кернеу көп берілетін болса, соншалықты өткізбейтін қабаттың қалыңдығы үлкейе түседі. Өрістік транзистордың бір ерекшелігі: құйма тізбегіндегі ток тиек пен бастау арасындағы кернеумен басқарылады, яғни р-n - ауысуында пайда болатын электр өрісі арқылы. Осы себептен мұндай транзистордың түрі өрістік транзистор деген атқа ие болған. Соңғы кездерде оңашаланған (изоляцияланған) тиегі бар өрістік транзисторлар кеңінен қолданылуға ие болды. Мұндай транзисторларда затвор металдан жасалынады және жартылай өткізгіштен диэлектриктің жұқа қабаты арқылы изоляцияланады. Диэлектриктің қызметін кремний оксиді атқарады. Бұндай өрістік транзисторды МДЖ (металл-диэлектрик-жартылай өткізгіш) транзистор деп атайды. Осыған орай, транзистордың құрылысын зерттейтін болсақ, ол металл, диэлектрик және жартылай өткізгіш қабаттарынан тұратынын байқаймыз. Көптеген жағдайда транзистор кремнийден жасалып, ал диэлектрик ретіне кремний тотығы (SiO₂) қолданылады. Сондықтан да ертеректе МДЖ транзисторы МТЖ деген атпен де белгілі болған. МДЖ транзистордың бір түрі – қондырылған каналды өрістік транзистор көрсетілген. Атына сәйкес бұл транзистордың каналы алдын ала қондырылып, технологиялық әдіспен арнайы жасалынады. Сондықтан да бұл транзистордың тиегіне кернеу түсірілмей жатып-ақ құйма тогының пайда болуы мүмкін. Оның үстіне тиекке теріс кернеу беретін болсақ, онда n каналдан электрондар аласталынып, оның өткізгіштігі төмендейді де, құйма тогының шамасы азаяды; ал керну оң бағытпен түсірілсе, электрондар жан-жақтан каналға тартыла түсіп, оны заряд тасушыларымен қанықтыра отырып, құйма тогының шамасын арттырады. Сондықтан да бұл режимді байыту режімі деп, ал алдыңғысын кедейлену режимі деп атайды. Осы тұрғыдан алғанда индукцияланған каналды транзистор тек байыту режиміне ғана жұмыс істей алады.

p-n ауысуы электрлік тесілу құбылысы p-n ауысудың тесілуінің мағынасы: түйіспеге берілген кері кернеудің көбеюіне байланысты теріс кедергінің азаюымен және кері токтың өсуімен түсіндіріледі. p-n ауысудың үш түрі бар. Олар: тунелдік, тасқынды, жылулық. Тунелдік тесілудің негізі – тунелдік эффект. Бұл құбылыс электрондарды потенциалдық (ұзындығы заряд тасушылардың энергиясынан үлкен) бөгеттен өткізу болып табылады. Басқаша айтқанда, тунелдік тесілу болу үшін электр өрісінің кернеу тунелдік өту болғанша өсуі керек. Ол дегеніміз бір типті электрөткізгштігі бар жартылай өткізгіштің бір валенттік аймақтан келесі аймаққа электрөткізгіштгі басқа типті жартылай өткізгішке электрондарды өткізу. Тунелдік тесілу көбінесе жіңішке тесілуі бар жіңішке және меншікті кедергісі маңызы аз жартылай өткізгіштерде байқалады. Соған қоса электр өрісінің кернеуі жоғары болуы тиіс (10⁵ В см-ден көп). Мұндай кернеуден электр аймағы ауытқиды. Сондықтан жартылай өткізгіштігі р-бөліктен n-бөліктегі электрондар өтуі тунелдік токты туғызады. Егер температураны көбейтсек, тунелдік тесілу жіңішкереді. p-n ауысуда кері кернеудің шамасы жоғарылаған жағдайда, кері токтың күрт өзгергені байқалады. Осыны электрон-кемтік ауысудағы тесілу құбылысы деп атайды.

p-n-ауысуында басқарылатын өрістік транзистордың құрылымы және вольтамперлік сипаттамалары

Акцепторлық жартылай өткізгіштерГерманий кристалының атомына үш валентті индий атомын қосқанда, индийдің үш электроны германийдің үш электронымен байланысады, ал германийдің төртінші электронымен байланыстын электрон болмайды. Оны германий атомынан алуға болады. Есептеулер бойынша оған қажетті энергия шамасы Е_а 0,01 эВ тең. Үзілген байланыс кемтік болып табылады, өйткені ол валенттік зонадағы германий валенттік зонасында бос орынның туындауына себепкер болады. Бұл қоспаның деңгейлері валенттік зонаның төбесіне жақын орналасады (2- сурет). Валенттік зонаның қоспа атомын иондап еркін тасымалдаушылар – кемтіктерді тудырады.олар электрондарға қарағанда көптеу болады және негізгі тасымалдауылар болып табылады:p_p  n_p мұндай жартылай өткізгіш кемтіктік немесе р-типті деп аталады. Ферми деңгейі (1,3) сәйкес рұқсат етілмеген зонаның ортасынан төмен орналасады. сурет. акцепторлық қоспаның деңгей

Әр түрлі типтегі жартылай өткізгіштердегі Ферми Егер n-типтегі жартылай өткізгіштерде Т=0К болғанда Ферми деңгейі өткізгіштік зонаның ең төменгі деңгейі мен донорлық деңгейдің ортасында жатады екен, ал температура жоғарылағанда ол төмен қарай ығысады (сурет 2). Донорлық қоспаның концентрациясы қаншалықты аз болса, ығысу соншалықты күшті болады. Егер температураны одан әрі жоғарылататын болсақ, онда енді электрондар валенттік зонадан өткізгіштік зонаға өте бастайды, олар донорлық деңгейден келетін электрондардан әлдеқайда көп болады. Сондықтан мұндай жағдайда n-типтегі жартылай өткізгіш меншікті жартылай өткізгіш болып кетеді де, оның Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның ортасында жатады , мұнда - электростатикалық потенциалы. Дәл осы жолмен қарастыру нәтижесінде p-типтегі жартылай өткізгіштерде Т=0К болғанда Ферми деңгейінің акцепторлық деңгей мен валенттік зонаның ең жоғарғы деңгейінің ортасында жататынын, температураны жоғарылатқанда біртіндеп жоғары қарай ығысын, меншікті жартылай өткізгіштің Ферми деңгейіне дейін көтерілетін көреміз. Егер қоспа атомдардың концентрациясын көбейте беретін болсақ, олар бір-біріне әсер жасайтын қашықтыққа дейін жақындайды да, қоспа деңгейлердің өзі зона түзе бастайды. Қоспа атомдарының белгілі концентрациясында (мысалы, донорлық) қоспалар зонасы өткізгіштік зонамен айқасып кетеді де, жартылай өткізгіш металл тәріздес болып қалады.

Биполярлық транзистордың жұмыс істеуінің негізгі режимдері Биполярлық транзистор немесе транзистор деп электр тербелістерін күшейту мен генерация жасауға арналған және үш облыстан тұратын, кремний немесе германий пластинасы болып табылатын екі р-n-ауысуы бар, ал ортадағы аймақ қарама –қарсы түрдегі өткізгішті аспапты айтады. Өндіресте жиі кездесетін биполяр транзисторы кезектесе орналасқан үш р – және n –аймақтарынан тұрады. Осы аймақтардың өз ара орналасуына байланысты олар n-р-n немесе р-n-р болып екіге бөлініп, схемаларда өздерінің шартты белгілерімен белгіленеді (1 - сурет) жартылай өткізгіш бөліктерінің әр қайсысынан ток жүретін электрондар шығарылады, ал олар Эмиттер (Э) коллектор (К) База (Б) деп аталады. Эмиттер – «шығарушы» деген ұғымды білдіреді, ол заряд бөлшектерімен қамтамасыз ететін электрод болып табылады; collector – коллектор – «жинаушы» ретінде эмиттерден шыққан заряд бөлшектерін жинайды. База заряд бөлшектерінің эмиттерден коллекторға қарай қозғалысын реттейді. Ол транзистордың реттеушы басқарушы электроды деп аталады. Сурет 1n-р-n және р-n-р транзиторларының жұмыс істеу принциптері өз ара ұқсас, айырмашылығы: біріншісінде ток құратын заряд бөлшектері негізінен электрондардан тұратын болса, екіншісінде кемтіктерден тұрады, сондықтан аталған заряд бөлшектерін жинау үшін n-р-n транзисторын коллекторына оң кернеу беріледі де n-р-n транзисторының коллекторына теріс кернеу беріледі. Осыған орай n-р-n және р-n-р транзисторларының база кернеуі мен токтарының бағыттары да қарама – қарсы келеді. Екі үлгілік транзисторларға жүріп жататын физикалық процестер өте ұқсас, олардың арасындағы айрмашылықтар мынада: олардың коректендіру көздеріне қосылу полярлығы қарама –қарсы және де n-р-n үлгілік транзисторда электр тоғын негізінен электрондар түзетін болса, ал р-n-р үлгілік транзисторда – кемтіктер түзеді. p-n-ауысулар бір – бірінен бөлінген шектес облыстар, эмиттер Э, база Б және колектор К деп аталады . Транзистордың жұмыс істеуі кезінде сол жақтағы р-n ауысуын тура бағыттағы эмиттер - база кернеуі U_эқ беріледі, оң жақтағы р-n аусуына кері база - коллектор кернеуі U_э-к беріледі.

Биполярлық транзистордың қосылуының үш жағдайы n-р-n үлгілік және р-n-p үлгілік транзисторларды тізбекке үш түрлі схема бойынша қосу мүмкіншілігі бар: ортақ базамен (ОБ) ортақ эмиттерлі (ОЭ) және ортақ коллектормен (ОК). Транзистордың қай электронды кірістік және шығыстық тізбектеріне ортақ екендігін схеманың аты көрсетіп тұр. Транзисторларды қосу схемалары өзінің қасиеттерімен өзгешеленеді, бірақ та тербелістерді күшейту принципі бәрінде бірдей (3 сурет). а) ә) б) в)3 сурет – Биполярлы транзисторды қосу схемалары Транзистордың сипаттамасы деп кірістік және шығыстық тізбектердегі токтар мен кернеулердің арсындағы тәуелділікті айтады. Транзистор арқылы қосылу схемаларында кірістік және шіғістіқ тізбектері әр түрлі, сондықтан да әрбір қосылу схемасы үшін сипаттамалар әр түрлі параметрлердің тәуелділіктерін көрсетеді. Транзисторлардың электрондық шамдармен салыстырғанда мынадай артықшылықтар бар: қыздыру тізбегі жоқ, сондықтан схема ықшамдалынады және катодты қыздыру үшін қуат тутылмайды, механикалық беріктілігі жоғары, механикалық беріктілігі жоғары және жұмыс атқаратын мерзімі ұзақ, жұмыс істеп әр қашанда дайын, ауқымы мен массасы кішкентай, қоректену кернеуі төмен және пайдалы жұмыс коэффициенті аса жоғары Транзистордың кемшіліктеріне оның жұмыс істеу режимінің қоршаған ортаның температурасына тәуелділігі, шығыстық қуатының шамалығы, артық жүктелуге сезімталдығы, параметрлерінің бытыраңқы болуы, соның салдарынан бір типті жекелеген транзистордың арасында өздерінің параметрлері бойынша айтарлықтай өзгешіліктердің болуы кірістік және шығыстық кедіргелері арасындағы елеулі айырмашылықтардың болуы жатады.

Биполярлық транзисторлардың вольтамперлік сипаттамалары

Биполярлық транзисторлардың түрлері және оның негізгі пар

аметрлері Транзисторларда бір-бірімен байланысты төрт шама бар. Олар: кіріс және шығыс тогы, сонымен қатар кіріс және шығыс кернеуі: U_кір = U₁, I_кір = I₁, U_шығ = U₂, I_шығ = I₂. Осы келтірілген параметрлерден басқа, транзисторларда басқа да параметрлер жүйесі қолданылады, ол жүйені транзистордың һ параметрі деп те атайды.

Биполярлық транзистордың жиіліктік сипаттамалары

Биполярлық транзистордың кіріс вольтамперлік сипаттамасы

Биполярлық транзистордың һ параметрлері Транзистордың h-параметрін анықтау. Транзисторлар сұлбаларын есептегенде және анализдегенде транзистордың эквивалентті схемасын және оған арналған параметрлер жүйесіне сүйенеміз. Транзисторлардың физикалық параметрлер жүесінің кемшілігі, олардың ішінен барлығы да өлшене бермейді. h-параметрлер жүйесінде транзисторлардың параметрлері активті сызықты 4-ұштықты параметрлермен анықталады. h-параметрлер жүйесінде тәуелді емес айнымалы бойынша кіріс токты қабылдайды(₁) және шығыс кернеу(U₂). Осыдан , U₁ = h₁₁ ₁ + h₁₂ U₂, ₂ = h₂₁ ₁ + h₂₂ U₂ біз төрт параметрді анықтаймыз ,ол қысқаша тұйықталу режимінде (U₂=0) және бос жүріс режимінде болады (₁=0). h₁₁- кіріс сипаттамасы, h₁₂-кері байланыс коэффициентті, h₂₁- токты беру коэффициентті, h₂₂- шығыс өткізгіштік. Һ параметрінің бұл түрлерінің әр қайсысына жекелей тоқталсақ: 1. Кіріс сипаттамасы: h₁₁ = U₁/I₁ U₂ = const болғанда. айнымалы кіріс тогына шығысында қысқа тұйықталу болатын, яғни шығысында айнымалы кернеу болмайтын транзистордың кедергісі болып табылады. 2. Кернеу бойынша кері байланыс коэффициенті: h₁₂ = U₁/U₂ I₁ = const болғанда. кірістегі айнымалы кернеудің кандай мөлшері кері байланыс салдарынан транзистордың кірісіне берілетінін көрсетеді. 3. Токтың күшейту коэффициенті (токты беру коэффициенті): h₂₁ = I₂/I₁ U₂ = const болғанда. жүктемесіз жұмыс істеу кезінде транзистордың айнымалы тогының күшейтуін көрсетеді. 4. Шығыс өткізгіштік: h₂₂ = I₂/U₂ I₁ = const болғанда. бұл, транзистордың шығыс қысқыштарының арасындағы айнымалы токтың өткізгіштігін сипаттайды.

Варикап, жұмыс істеу принципі мен вольт-фарадтық сипаттамасы Варикаптар. p-n – ауысуындағы тосқауыл сыйымдылықтың кері кернеуге байланыстылығы қолданылатын жартылай өткізгішті диодтарды варикаптар деп атайды. Варикап (Varicap, vari (alle) - айнымалы және cap (a city) — сыйымдылық) — берілген кері кернеуге p-n ауысуының тосқауылдық сыйымдылыққа тәуелділігі сызықты болмайтын жартылай өткізгіш диод. Варикапты Ge, Si және GaAs материалдары негізінде жасайды. Радиоэлектрондық құрылғыларда варикапты параметрлік күшейту, жиілікті көбейту үшін, сондай-ақ сыйымдылықты электрлік басқару мүмкіндігі бар тербелмелі контурдың резонансттық жиілігін қашықтан жөне тез баптау үшін қолданады. Сурет 8 – Варикаптың шартты 10-суретте p-n – ауысуындағы сыйымдылықтың түсірілген кері кернеуге тәуелділігі көрсетілген. Суретте кескінделгендей кері кернеу көбейгенде өткелдің сыйымдылығы азаяды. Бұл тәуелділікті қарапайымдан былай түсіндіруге болады. Жартылай өткізгіштердің p-n – ауысуын конденсатор ретінде қарастырсақ, онда оның жапсарлары p және n облыстары болады да, ал жапсарлар арасындағы диэлектрик ретінде заряд тасушылары жоқ p-n – ауысуының өзін алуға болады. Кері кернеуді көбейткенде өткелдің ені өседі, ол конденсатордың жапсарларының бір-біріне алыстауымен бара-бар, сондықта конденсатордың сыйымдылығы кемиді. Ыңғайлану процесі инерциясының өте аздығы және габаритінің кіші болуы варикаптарды, жиіліктерді автоматты түрде реттеу және жиіліктік модуляциялау мақсатында қолданылатын тербелмелі контурларда, сонымен бірге параметрлік түрлендіргіштерде және күшейткіштерде қолдану өте қолайлы. Варикаптарды кремнийде дайындайды оның кері тогы аз болғандықтан шашырау аз болады да, конденсатордың төзімділігі жақсарады. Қолданылуына байланысты варикаптардың сыйымдылығы бірнеше пикофарадамен жүздеген пикофарада аралығында жатады. Варикаптардың сыйымдылығының кернеуге тәуелділігі p-n – ауысуының дайындалу технологиясына байланысты. Варикаптың негізгі сипаттамасы – вольт-фарадалық сипаттама (ВФС). Сурет 10 – Варикаптың вольт-фарадалық сипаттамасы (ВФС-і)

Гибридті микросхемаларГибридті ИМС деп диэлектрден жасалған төсеніші бар, бетінде бір немесе бірнеше пленка қабаты түріндегі пассивті элементтері орналасқан, ал жартылай өткізгіштік құралдар дискретті аспалы элемент түрінде корпуссыз жасалынады.Гибридті ИМС активті элементтерінің параметрлері жартылай өткізгіштік ИМС жақсы болып үлкен кернеуде де жұмыс істей алады. Гибридті схемаларды дайындағанда жұқа (1мкм дейін) және қалың (25 мкм) пленкалар қолданылады.Қалың пленкалық элементтердің бағасы төмен, механикалық беріктігі және жылуға тұрақтылығы жоғары, бірақ пассивті элементтерінің номинальдық мәні орнықты емес, монтаждау тығыздығы төмен болып келеді.Жұқа пленкалық схемаларың дәлдігі жоғары, монтаждау тығыздығы үлкен болады.Кез келген ГИМС мынадай бөліктерден тұрады: активті және пассивті элементтер орналасқан төсеніштен; планарлы (бір жазықтықта) орналасқан пленкалық өткізгіштері, контактылык алаңдары, резисторлары мен конденсаторлары бар пассивті бөліктен; аспалы корпуссыз жартылай өткізгіштік аспаптардан; аспалы миниатюрлы пассивті элементтерден (үлкен шамалы конденсаторлар, трансформаторлар, дроссельдер); микросхеманы герметизациялап және ұштарын бекітетін корпустан тұрады.

Донорлық жартылай өткізгіштерГерманий кристалындағы атомдардың бір бөлігін бес валентті фосфор атомымен алмассын. Оның төрт электроны көршілес германий атомымен байланысқа түсіп бір электроны бос қалады. Фосфор атомының өрісінде орналасқан бұл электрон өте аз энергия шамасында өткізгіштік электронға айналады. Зоналық теория бойынша бұл электронның деңгейі валенттік зонадан жоғары өткізгіштік зонаға өте жақын орналасады (1- сурет). Энергия айырымы E_g0,01 эВ шамасында болады. Мұндай қоспалық электронға осы мөлшерде энергия берілсе ол өткізгіштік зонаға өтеді, ал пайда болған кемтіктер қозғалмайтын фосфор атомында тұрақталып өткізгіштікке қатыспайды. Өткізгіштік зонадағы еркін тасымалдаушылар қоспа электрондарынан туындайды. Мұндай жартылай өткізгіш электрондық, немесе n – типті деп аталады. Электрондар негізгі тасымалдаушылар, ал кемтіктер негізгі емес тасымалдаушылар болады және мынадай теңсіздік орын аладыn_n  p_n сурет. Донорлық қоспаның деңгейі.Донорлық қоспада бөлме температурасында қоспаның барлық атомдары иондалады, сол себепті негізгі тасымалдаушылар саны температураға тәуелсіз болады (n_n=const).Қоспалық жартылай өткізгіштегі тасымалдаушылар концентрациясы мынадай заңға бағынады: Бұл қатынастан көлемдегі қоспаның артуымен негізгі тасымалдаушылар артады, сонымен бірге олардың рекомбинациялану ықтималдығы да ұлғаяды, өткізгіштік зонадағы электрон қоспаның бос деңгейіне қайта оралып атомды деионизациялайды. Осындай үрдістердің нәтижесінде жоғарыдағы қатынаспен анықталатын тепе-теңдік қалыптасады. Донорлық қоспада бөлме температурасында қоспаның барлық атомдары иондалғандықтан негізгі тасымалдаушылар саны температураға тәуелсіз болады (n_n=const).Жоғарыдағы қатынасқа сәйкес теңдеуге сәйкес, меншікті тасымалдаушылар санының температураға байланысты болғандықтан негізгі емес тасымалдаушылар санының температураға байланысты болатындығын көрсетеді. Бір грамм заттағы атом саны (Авогадро саны) шамамен тең. Меншікті жартылай өткізгіштегі еркін тасымалдаушылар саны n_i  210¹⁰ (кремний). Атомдар саны шамамен 10^-3 % болатын донорлық қоспа енгізсек, онда N_q=610²³10^-5=610¹⁸. Мыңнан бір процент қоспа енгізгенде электр өткізгіштік есе артады.

Жартылай өткізгіш материалының жалпы ток тығыздығының теңдеуі

Жартылай өткізгіштегі жарықтың жұтылуы Жарық сәулесі жартылай өткізгіштік кристалмен әсерлесу нәтижесінде жартылай жұтылады, кристалл бетінен жартылай шағылады немесе кристалдан еш жұтылусыз өтеді. Жартылай өткізгіштен өткен, шағылған және жұтылған жарық энергиясының мөлшерлері сәйкес коэффициенттермен сипатталады.Жұтылу коэффициенті  - бастапқы жарық интенсивтілігі е есе азаятын кристалл беті қалыңдығының кері мәніне сан жағынан тең болатын шаманы айтады. Мұндағы е – натурал логарифмнің негізі. Бұл шама түскен жарықтың толқын ұзындығына тәуелді болады. Яғни жұтылу таңдамалы сипатта болады. Жұтатын ортаның белгілі түске боялуы осы құбылысқа байланысты болады. Жұтылу коэффициентінің түскен жарықтың толқын ұзындығына тәуелділігі жұтылу спектрі деп аталады. Жартылай өткізгіштерге тән жұтылу спектрінің қисығы 3- суретте келтірілген. Жартылай өткізгіштердегі жұтылудың бірнеше механизмдері бар - өзіндік (зона аралық, фундаментальды), қоспалық, экситондық, тор және еркін тасымалдушылардағы жұтылу және т.б. Кристалдық торы әртүрлі атомдардан құралған жартылай өткізгіштерді электр дипольдарының жүйесі деп қарастыруға болады. Дипольдар меншікті тербеліс жиілігіне сай жиіліктерді интенсивті жұтады. Дипольдардың тербелісі күрделі және ол бірнеше тор жұтылуының спектрі бірнеше облыстан тұрады. Тор жұтылуы алыс инфрақызыл облыста жатады. Жұтылу барысында көптеген фонондар генерацияланады. Жартылай өткізгіштің жылулық энергиясы артып олардың қозғалғыштығы өзгереді, концентрациясы көбейеді. Жарықты жұту салдарынан жартылай өткізгіште қосымша ток тасымалдаушылар генерацияланады. Жарық ағынының тұрақты мәнінде жартылай өткізгіште қосымша тасымалдаушылар және арасында динамикалық тепе-теңдік орнайды. Қалыпсыз ток тасымалдаушылар концентрациясы жартылай өткізгіш сипаттамасына және жұтылу механизміне байланысты болады.

3. сурет. Жартылай өткізгіштердегі жарықтың жұтылу спектрі

1Өзіндік жұтылу

2Экситон генерацияланатын жұтылу

3Еркін заряд тасымалдаушылардағы селективті жұтылу

4Қоспа орталықтары мен ақауларды фотоионизациялау негізіндегі жұтылу

5 Еркін заряд тасымалдаушылардағы жұтылу.

Жартылай өткізгіштегі заряд тасымалдау үдерістері

Жартылай өткізгіштердегі фотоөткізгіштік Жарық сәулесі жартылай өткізгіштік кристалмен әсерлесу нәтижесінде жартылай жұтылады, кристалл бетінен жартылай шағылады немесе кристалдан еш жұтылусыз өтеді. Жартылай өткізгіштен өткен, шағылған және жұтылған жарық энергиясының мөлшерлері сәйкес коэффициенттермен сипатталады. Өткізгіштік коэффициенті Т – кристалдан өткен жарық интенсивтілігінің түскен жарық интенсивтілігіне қатынасын айтады. Шағылу коэффициенті R - кристалдан шағылған жарық интенсивтілігінің түскен жарық интенсивтілігіне қатынасын айтады. Шағылу коэффициентін жартылай өткізгіш материалының қасиеті (сыну көрсеткіші мен жұтылу көрсеткіші) арқылы да анықтауға болады. Жұтылу коэффициенті  - бастапқы жарық интенсивтілігі е есе азаятын кристалл беті қалыңдығының кері мәніне сан жағынан тең болатын шаманы айтады. Мұндағы е – натурал логарифмнің негізі. Бұл шама түскен жарықтың толқын ұзындығына тәуелді болады. Яғни жұтылу таңдамалы сипатта болады. Жұтатын ортаның белгілі түске боялуы осы құбылысқа байланысты болады. Жұтылу коэффициентінің түскен жарықтың толқын ұзындығына тәуелділігі жұтылу спектрі деп аталады. Жартылай өткізгіштерге тән жұтылу спектрінің қисығы 3- суретте келтірілген. Жартылай өткізгіштердегі жұтылудың бірнеше механизмдері бар - өзіндік (зона аралық, фундаментальды), қоспалық, экситондық, тор және еркін тасымалдушылардағы жұтылу және т.б.Өзіндік жұтылуда энергия атомдағы валенттік байланысты үзіп электронның валенттік зонадан өткізгіштік зонаға өтуіне жұмсалады. Электронның өткізгіштік зонаға өтуі үшін фотон энергиясы рұқсат етілмеген зона енінен артық болуы қажет, яғни . Шекаралық жиіліктен төмен жағдайда жұтылу коэффициенті күрт азаяды. Мұндағы Сол себепті өзіндік жұтылудың нақты шектелеген шекарасы бар. Ол фотоэффектінің қызыл шекарасы деп аталынады.