1.1 Шалаөткізгішті аспаптар

 

Сыртқы кернеу көзі жоқ болған кездегі пропорционал өткелдегі үрдістерді қарастырайық (1.1 суретті қара). Заряд тасымалдаушылар ретсіз жылулық қозғалыста болғандықтан, олардың бір шалаөткізгіштен екіншіге диффузиясы өтеді. n-қабаттан  p-қабатқа өседі,  осы уақытта кемтіктердің p-қабаттан  n-қабатқа диффузиялық өтуі қатар жүріп жатады. Тасымалдаушылардың рекомбинациясы нәтижесінде n-қабатта оң иондардың теңеспеген көлемдік заряды (тиекінен донорлық қоспада), ал  p-қабатта – акцепторлы қоспаның теріс иондарының теңеспеген көлемдік заряды қалады. Түзілген көлемдік зарядтардың арасында контактілі потенциалдар айырымы пайда болады.    және кернеулігі    электр өрісі туындайды. n-p-өткелдің потенциалдық диаграммасында (1.1,б суретті қара) нөлдік                                         потенциал үшін шекаралық қабат потенциалы алынған.

П-р өткелде заряд тасымалдаушылардың диффузиялық орын ауыстыруына ықпал ететін потенциалдың тосқауыл пайда болады. Тосқауыл биіктігі контактылы потенциалдар айырымына тең және ол вольт оннан бір бөлігін құрайды. 1.1.б суретте диффузия есебінен n-облысынан р-облысына орын ауыстыруға тырысатын электрондар үшін тосқауыл көрсетілген.

Сонымен, n - p  өткелде электрондар мен кемтіктер  p және n -облыстардың түбіне кетуіне байланысты зарядтармен біріккен, тыйым салынған деп аталатын кедергісі п және p -облыстардың қалған көлемдерінің кедергісімен салыстырғанда өте үлкен болатын қабат пайда болады.

         Егер сыртқы кернеу көзінің оң полюсін p-типті, ал теріс полюсін п-типті шала өткізгішке (тура қосса), онда n - р  өткелде пайда болған   тура кернеулі электр өрісі,   контактылы потенциалдар айырымына қарсы әсер етеді.

Потенциалдық тосқауыл. Uк-Uпр - шамаға дейін кемиді де, тыйым салынған қабат екі және оның кедергісі Rпр  азаяды.

Егер сыртқы көз полярлығын керіге ауыстырсақ, онда потенциалдық тосқауыл Uк+Uобр - кері шамасына дейін артады. Бұл жағдайда өткел арқылы  тек тиекті емес тасымалдаушылар ғана өте алады:  электрондар р-облыстан n -облысқа және кемтіктер қарама-қарсы бағытта өтеді. Тиекті заряд тасымалдаушылар концентрациясы тиекті емес тасымалдаушылар концентрациясынан бірнеше ретке жоғары болғандықтан, ендеше тура токтар кері токтардан бірнеше көп болады. Сонымен, электронды-кемтіктік өткел түзеткіш  қасиеттерге ие, олар диодтар жасауда қолданылады.

 

1.2 Металл-шалаөткізгіш байланыстар

 

Олар шалаөткізгіштік электроникада шалаөткізгішті аспаптар облыстарымен омдық (түзетілмейтін) байланыс ретінде, не түзетілетін байланыс ретінде қолданылады. Осындай байланыстардың құрылымы мен қасиеттері металл мен шалаөткізгіштегі нысана деңгейінің өзара орналасуына тәуелді болады.

 

1.2 сурет

 

Металл мен шалаөткізгіштің шығу жұмысының айырмасына тең (j_к = j_М – j_n - 1.2 суретті қара) контактылы қабаттағы потенциалдың тосқауылды Шоттки тосқауылы деп аталады, ал осы тосқауылды қолданатын диодтарды немесе Шоттки диодтары (ШТД) деп атайды.

                Шоттки тосқауылдарының р-n  өткелмен салыстырғанда маңызды ерекшелігі тиекті емес тасымалдаушылардың инжекциясының болмауы болып табылады. Бұл өткелдер тиекті тасымалдаушылармен «жұмыс істейді», сондықтан оларды тиекті тасымалдаушылардың жинақталуы және шоғырлануымен байланысты болатын диффузиялық сыйымдылық болмайды.

Шоттки тосқауылды  өткелдердің ерекшелігі ВАС (вольтамперлік сипаттама) ішінен экспоненциальды ВАС жақыны идеалды р-п өткелдігі болатындығы болып келеді,  ал тура кернеу р-n өткелдігінен әлдеқайда аз (жуық шамамен 0,2В).