Электрондық және кемтіктік жартылай өткізгіштіктердегі түйісу (р – n - ауысуы).

Біреуінде электрондық, ал екіншісінде – кемтік өткізгіштігі бар екі жартылай өткізгіштің жанасу шекарасы электрондық – кемтік ауысу (немесе р – n - ауысуы) деп аталады.

р – n – ауысу кристалдарды арнайы өңдеген кезде жасалады, мысалы бір – біріне тығыз қысылған германий (n - типті) мен индии кристалдары бостықта (а) 500⁰С температурада ұстаған кезде индии атомдары германийге біршама тереңдікке сіңіп өткізгіштегі р – типті () индиимен байтылған германийдің аралық қабатын түзеді.

Шоғыры жоғары n – жартылай өткізгіштердегі электрондар р – жартылай өткізгіштігіне сіңеді. Кемтіктердегі диффузия кері бағытта жүреді. n – жартылай өткізгіштерде электрондар көшіп кетуі салдарынан шекара маңында қозғалмайтын иондалған донорлық атомдардың компенсацияланбаған көлемдік оң зарядтары қалып қояды. р – жартылай өткізгіште кемтіктердің көшіп кетуінен шекара маңында қозғалмайтын иондалған акцепторлардың теріс көлемдік зарядтары пайда болады. Бұл көлемдік зарядтар электрондар мен кемтіктердің одан әрі ауысуына кедергі болатын, бекітуші тепе – тең түйісу қабатын жасайды.

Бекітуші қабаттың кедергісін сыртқы электр өрісінің көмегімен өзгертуге болады. Егер сыртқы өрістің бағыты түйісу қабатының өрісі _т бағытымен сәйкес келсе (а), онда бекітуші қабат ұлғайып, оның кедергісі артады – мұндай бағыт бекітуші (кері) деп аталады. Егер сыртқы өрістің бағыты түйісуші қабаттың () өрісімен қарама – қарсы болса, онда электрондар мен кемтіктердің орын ауыстыруы түйісуші қабаттың таралуына әкеледі және оның кедергісі азаяды – мұндай бағыт өткізу (тура) бағыты деп аталады.

. Жартылай өткізгішті диодтар және триодтар (транзисторлар).

р – n ауысудың біржақты (вентильді) өткізгіштігі бір ғана р – n ауысуында тұратын жартылай өткізгішті диодтарда қолданылады. Құрылысы бойынша нүктелік және жазықтықтық болып бөлінеді.

Н үктелік диодтарда р – n – ауысу металл түйісудің 1 және жартылай өткізгіштің 2 жанасу нүктелерінде пайда болады (мысалы, нүктелік германий диодында алюминидің диффузиясы n – германиінде германийдің р – қабатын түзеді). Жазықтықтық германий диодын дайындаудың технологиясы жоғарыда баяндалды.

р – n – ауысулары тек қана өте жақсы түзетуші қасиеттерге ие болып қоймай, сонымен қатар күшейту үшін, егер тізбекке кері байланысты ендірсе, онда электрлік тербелістерді генерациялау үшін де қолданылуы мүмкін. Осындай мақсатқа арналған құралдар жартылай өткізгішті триодтар немесе транзисторлар деген атқа ие болады. 1949 жылы ойлап табылған транзисторлар ХХ ғасырдағы елеулі жаңалықтардың бірі болып есептелінеді және 1956 жылы Нобельдік сыйлықпен бағаланды.

Өткізгіштіктері әртүрлі аймақтардың алмасуына байланысты транзисторлар n – p – n типті және p – n – p типті болуы мүмкін.

М ысалы үшін p – n – p типті триодын қарастырамыз. Триодтың жұмысшы «электродтары» болып табылатын базасы (транзистордың орта бөлігі), эмиттері және коллекторы (базаға аймақтың екі қырынан өткізгіштіктің басқа типімен тиіп тұратын) түзетпейтін түйістірулер металл өткізгіштер көмегімен тізбекке қосылады. Эмиттер мен базаның арасында тура бағытта тұрақты ығыстырушы кернеу түсірілсе, база мен коллектор арасына кері бағытта тұрақты ығыстырушы кернеу түсіріледі. Күшейтілетін айнымалы кернеу кіріс кедергіге R_кіріс беріліп, күшейтілген кернеу – шығыс кедергіден R_шығыс алынады.

Эмиттер тізбегінде токтың ағуы негізінен кемтіктердің (олар негізінен токты тасымалдаушылар болып табылады) қозғалысымен келісілген және оларды база аймағына «бүркеумен» - инжекторлаумен – ілесе жүреді. Базаға енген кемтіктер коллектор бағытында диффузияланады, сонымен бірге базаның онша үлкен емес қалыңдығында инжекторланған кемтіктердің анағұрлым бөлігі коллекторға жетеді. Бұл жерде кемтіктер ауысу ішінде әрекет ететін (теріс зарядталған коллекторға тартылады) өріспен қамтылады, соның салдарынан коллектор тогы өзгереді. Сондықтан, эмиттер тізбегіндегі токтың кез келген өзгерісі коллектор тізбегіндегі токтың өзгерісін шақырады.

Эмиттер мен база арасына айнымалы кернеу түсіре отырып коллектор тізбегінен айнымалы тоқты, ал шығыс кедергіден – айнымалы кернеуді аламыз. Күшейту шамасы p – n – ауысудың қасиеттеріне, жүктеме кедергілеріне және батарея Б_к кернеуіне байланысты. Әдетте R_шығ >> R_кіріс, сондықтан U_шығ >> U_кіріс (күшейту 10 000 жетуі мүмкін). Өйткені шығыс кедергідегі R_шығ бөлінетін айнымалы токтың қуаты, эмиттер тізбегінде жұмсалатын қуаттан үлкен болуы мүмкін, онда транзистор күшейту қуатын береді.

Бақылау сұрақтары.

1. Экситион.

2. Жартылай өткізгіштердің зоналық теориясы.

3. Кемтік өткізгіштер түсінігі.

4. Меншікті және қоспалы өткізгіштер. Меншікті фотоөткізгіштік.

5. Асқын өткізгіштік құбылысы.

6. Ферромагнетиктердің магиттелуі.

7. Эмиттер, база коллектор.

Лектор Сайдуллаева Н.С.

5В071200-«Машина жасау»

Лекция 13.

Атом ядросы. Атом ядросының құрылысы. Ядролық күштер. Ядролық күштердiң ауыспалы сипаты. Ядро моделi.

Ядроның құрылысы және негізгі қасиеттері

Ядро деп атомның барлық массасы және оның оң заряды шоғырланған атомның орталық бөлігін айтады.

Резерфорд экспериментінде, α-бөлшектің металл фольгадан өту кезінде атом ядросының өлшемі 10^-14-10^-15м, ал атомның сызықтық өлшемі 10^-10м екені анықталды.

Атом ядросы элементар бөлшектер – протондар (р) мен нейтрондардан (п) тұрады. Оларды екі зарядты күйде деп саналатын бір бөлшек нуклондар деп атайды.

Протонның заряды абсолют шамасы жағынан электронның зарядына тең, ал таңбасы оң. Нейтронның электрлік заряды жоқ.

Нуклондардың массасы:

.

Атом ядросындағы нуклондардың жалпы саны А массалық сан деп аталады.

Ядроның заряды Zе-ге тең, мұндағы е – протонның заряды, Z – ядродағы зарядтар саны, ол ядродағы протонның санына тең (элементтердің периодтық жүйесіндегі химиялық элементтің реттік номеріне – атомдық номеріне тең). Атомдық номері Z және массалық саны А, химиялық элементтің Х ядросы

түрінде белгіленеді.

Атом бейтарап, ядро заряды атомдағы электрон санымен анықталады, ал электрон атомдағы күйіне байланысты таралады, яғни атомның химиялық қасиетіне тәуелді.

Изотоп дегеніміз Z атомдық номері бірдей (заряды немесе протон саны), бірақ А массалық саны әртүрлі ядро (нейтрондар саны әртүрлі N=A – Z). Мысалы, сутегі изотопы (Z=1): протий – , дейтерий – , тритий – .

Изобар дегеніміз массалық саны А бірдей, ал атомдық нөмірі Z әртүрлі ядро. Мысалы, .

Изотоп дегеніміз нейтрондарының саны бірдей ядро . Мысалы, .

Атом ядросы терминімен қатар нуклид деген термин жиі қолданылады.

Табиғатта кездесетін элементтердің ішіндегі ең ауыры уран изотопы . Атомдық номері 92-ден үлкен элементтерді трансуранды деп атайды. Олар әртүрлі ядролық реакция нәтижесінде табиғи жолмен алынады.

Ядроның өлшемі ядро шекарасының анық еместігінен шартты түрде ядроның радиусы арқылы сипатталады. Ядроның радиусы үшін эмпирикалық формула мынадай өрнек түрінде беріледі:

мұндағы, м, ядро көлемінің ондағы нуклон санына пропорционалдығымен түсіндіруге болады. Осыдан, ядролық заттың тығыздығы шамамен барлық ядроларда бірдей деуге болады .