pooljuhtides on augud ja elektroni. Augud on tühjad Cu positiivseteks ja So4 negatiivseteks ioonideks. kohad, kus peaksid olema elektronid, aga neid seal Kui ühendada anood vooluallika +ga ja katood –ga, pole. Puhastes pooljuhtides on sama palju auke ja siis hakkavad vase positiivsed ioonid liikuma katoodi elektrone, aga nende arvu saab lihtsalt muuta 2- sorti suunas. Kui vase positiivsed ioonid jõuavad lisandite abil: 1)doonorlisandid 2)aktseptorlisandid katoodile, siis saavad nad sealt juurde puuduvad 1)Räni jaoks on arseen doonorlisand, st et see elektronid ja sadestuvad neutraalsete vase suurendab elektronida arvu pooljuhis. Sellist pooljuhti aatoimtena katoodi pinnale. Seda protsessi nim. nim. n-tüüpi pooljuhiks. 2)Aktseptrolisandid elektrolüüsiks. Negatiivsed So4 ioonid liiguvad suurendavad aukude arvu pooljuhtides. Sellist vastupidises suunas. Nii tekib elektrivool pooljuhti nim
Valentselektronide järjestikuste ülehüpete teel liigub auk ühest kovalentsidemest teise. Augud käituvad nagu positiivse laenguga osakesed. Pooljuhi tähtsamaks energeetiliseks parameetriks on tema keelutsooni laius. Keelutsooni laius on energia, mille arvelt saab ühe keemilise sideme elektroni muuta juhtivuselektroniks. Pooljuhi elektrijuhtivust suurendavad lisandid ehk teise aine aatomid. Doonorlisandid loovutavad kergesti elektrone. Aktseptorlisandid haaravad elektrone naabersidemetest ning tekitavad nõnda vabu auke. Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhtivus. Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus.
pooljuhi, p-pooljuhi.DOONORLISANDIks on näiteks viie valentnearseen, nelja valentse räni suhtes (n-pooljuht) Pooljuhtide juhtivust saab parandada kristalliseerumise ajal temasse väikeses koguses lisandainete viimise teel Aktseptor- vastuvõtja. Aktseptor omastab põhiaine naaberaatomilt elektroni, jättes selle elektronkattesse augu, mis siirdub soojusliikumise toimel valentsitsooni. AKTSEPTORLISANDID (p-pooljuht) · Kasutatakse aktseptoreid (vastuvõtjaid). ·Aktseptor võtab naaberaatomitelt elektroni ja tekitab elektronkattesse nn augu, mis soojusliikumise toimel hakkab liikuma. 17. Pn-siire on monokristalse pooljuhi ala, milles toimub üleminek aukjuhtivuselt (p-juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele). Sulandades ühe plaadikese n- pooljuhist plaadikesegap- pooljuhist, saame kahekihilise pooljuhi. Nende ühinemiskihiks ongi Pn-siire
nimetatakse elektronjuhtivuseks ja vastavat voolu elektronvooluks. · Auk tühi koht aatomis, kust lahkus elektron. · Aukudest põhjustatud pooljuhi juhtivust nimetatakse aukjuhtivuseks ja elektrivoolu aukvooluks. · Elektrivoolu kandjateks pooljuhis on elektronid ja augud. · Doonorlisandid lisandid, mis annavad kergelt ära elektrone ja suurendavad vabade elektronide arvu. · Aktseptorlisandid lisandid, mis tekitavad elektronide puudujäägi ja palju auke.
Töö aluseks eri tüüpi pooljuhtide või pooljuhi- metalli kontakt. Ideaalne ja idealiseeritud diood (diagramm) a) Pooljuhid Tavaliselt kristallstruktuuriga, kovalentne side kristallvõre aatomite vahel (diagramm). Enimkasutatav pooljuht räni Si. Elektrijuhtivus metalli ja dielektriku vahepealne. Juhtivus sõltub temperatuurist. - Omapooljuhid; elektronid ja augud; pi = ni. pini = ni2 = const = f(t°), ni 1010 cm-3 (Si). Pingestatult j = jn + jp; - Lisandpooljuhid. Aktseptorlisandid NA (3-valentsed Al, B) ja doonorlisandid ND (5- valentsed P, As); (NA, ND 1015...1019 cm-3). Lisandjuhtivus >> omajuhtivus p-pooljuht pp = NA toatemperatuuril. Augud p on vabad l/k, ioniseeritud aatomituumad NA on seotud l/k. Kuna nende laengud kompenseeruvad, siis summaarne laeng null. ppnp = ni2 = const, seega np = ni2 / NA ja pp>>np. n-pooljuhis nn = ND; pn = ni2 / ND ja nn>>pn . Enamus- ja vähemusl/k. Lisandpooljuhi pingestamisel j jp (p-pooljuhis) või j jn (n- pooljuhis).
Auk – tühi koht, kus peaks olema elektron, aga seda pole seal. Elektronig liiguvad augult augule, seega augud liiguvad näiliselt vastupidises suunas. Puhastes pooljuhtides on ühe palju auke ja vabu elektrone, kuid nende arve saab lihtsalt muuta lisandite abil, mida on 2 sorti: 1) Doonorlisandid – Arseen on räni jaoks doonorlisandiks. Ta suurendab vabade elektronide arvu pooljuhis. Sellist pooljuhti nimetatakse n-tüüpi pooljuhiks. Joonis 4 2) Aktseptrolisandid - Aktseptorlisandid suurendavad auke pooljuhtides. Joonis 4 On kahte tüüpi pooljuhte. Lisandid suurendavad pooljuhi juhtivust. Elektrivool pooljuhtides kujutab endast vabade elektronide ja aukude suunatud liikumist. Joonis 5 p-n siire Joonis 6. p – tüüpi pooljuhis on Joonis 5 põhilisteks laengu kandjateks augud. n –
§ Temperatuuri tõusmisel tõuseb ka elektronide liikumise kiirus ja järelikult energia GRAAFIK: LISANDPOOLJUHID: Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti § Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomid. Doonorlisandid (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. Doonorlisandid annavad pooljuhile juhtivuselektrone. Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes, neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele). Aktseptorlisandid kristallvõres hõivavad elektrone (p-juhtivus). PN- SIIRE PÕHIOMADUS: pn-siire juhib voolu ainult ühes suunas, nn. ventiili omadus (siis, kui ta on pingestatud pärsisuunaliselt, p-osast n-osasse).
I=Ia+In Pooljuhtide suur kasutus on tingitud sellest, et nende elektrijuhtivust on suhteliselt lihtne suurendada, neid nt. soojendades termotakisteid valgustades. Pooljuhtide lisandjuhtivus a) doonorlisandid- on lisandid, mis suurendavad elektronide arvu pooljuhis Ge lisan arseen 5v joonis. Energeetiliselt lisandi antud juhul Arseeni energianivoo läheb Ge-i aatomi juhtivustsooni alla keelutsooni, mis tõttu el. paigutuvad juhtivustsooni, suurendades sellega elektronide arvu. b) Aktseptorlisandid- on lisandid, mis suurenevad pooljuhis aukude arvu, nt. Ge-le lisame Indiumi joonis. Moodustub Ge-ni ümber 3 täiskovalentset sidet, üks side jääb poolikuks, sest seal tiirleb ümber Indiumi ja Ge aatomituumade ainult 1 elektron ,teise kohal on auk. Energeetiliselt on indium germaaniumi valetstsooni kohal ning tõmbab ära valentstsoonist elektronid, suurendades aukude arvu valentstsoonis. c) Diood- see on üks näide, kus kasutatakse pooljuhte. Pooljuhte kasut
Konstantsel temperatuuril on elektron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhtide takistuse temperatuuritegurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10 ÷ 20 korda suuremad kui metallidel. Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nimetatakse n – pooljuhtideks. Pooljuhte, kus valdavaks on aukjuhtivus nimetatakse p – pooljuhtideks. Lisanditega võime muuta juhtivust: Doonorlisandid – muudavad valdavaks elektronjuhtivuse. Aktseptorlisandid – muudavad valdavaks aukjuhtivuse. 4) Optika põhiseadused. Valgus on dualistliku loomuga: temas on nii laine kui ka korpuskulaarsed omadused. Nähtustes nagu interfrents, difraktsioon, polarisatsioon- käitub valgus kui laine. Nähtuses nagu fotoefekt, röntgenefekt jt.- käitub valgus kui osakeste voog. Põhiseadused: 1. Valguse sirgjoonilise levimise seadus - valgus levib homogeenses keskonnas sirgjooneliselt. 2
Sõltumatu jaguneb veel omakorda kolmeks liigiks: vaikne lahendus, huumlahendus ja kaarlahendus. 9. Millises gaaslahenduse piirkonnas töötab stabilitron? Lk 66 Normaalse huumlahenduse piirkonnas 10. Mis on pooljuht? Lk 86 Pooljuhid on kristallilise struktuuriga ja oma elektriliste omaduste poolest asuvad nad elektrijuhtide ja isolaatorite vahepeal. Neil on keelutsoon. (lk 87) 11. Milleks on tarvis viia pooljuhtmaterjalidesse lisandaineid? Lk 90 Doonor- ja aktseptorlisandid rikuvad kristallvõre õiget struktuuri ja muudavad pooljuhi omadusi. Tekivad n-tüüpi (elektronjuhtivus) ja p-tüüpi (aukjuhtivus) pooljuhid. 12. Mida nimetatakse pooljuhi omajuhtivuseks,e. i-juhtivuseks? Lk 88 Kui pooljuhis on vabade elektronide arv võrdne aukude arvuga. 13. Mida nimetatakse n-juhtivuseks?lk 91 n-tüüpi pooljuhis on vabade elektronide arv (kontsentratsioon) suurem kui aukude arv ja seepärast on vabad elektronid põhilisteks voolukandjateks. n-pooljuhi pinnale on
Legeeritud pooljuhid- lisanditega pooljuhid, kus põhiane kristallvõresse on viidud lisandaine aatomid. Nii suurendatakse juhtivust. Doonorlisandid-annavad pooljuhile juhtivuselektrone, loovutava kergesti elektrone, voolu tekitajaks on elektronid-elektronjuhtivus. Kui neljavalentse räni kristalli viia lisandainena sisse viievalentset fosfori jääb ringorbiidil üks lisand valentselektron vabaks. Selle eemaldamiseks piisab tühisest energiast ja lisanid aatom muutub peale seda pos. iooniks Aktseptorlisandid- kristallvõres hõivavad elektrone. haaravd vabu elektrone enda koostiseesse, tekivad aines augud-aukjuhtivus. Kui üks räni aatom asendada kolmevalentse boor aatomiga, siis jääb üks kovalentside puudulikus, mille võib täita mõn vaba elektron ning lisandaine aatom muutub neg. iooniks. Kokkuvõttes on mõlemad neutraalsed. P-n siire- terviklik pooljuhitüki piirkond, kus üks juhtivuse tüüp asendub teisega. Siirde
· Lisandpooljuhid, donor- ja aktseptor-pooljuhid Pooljuhtide omajuhtivus on üldiselt väike. Juhtivust on võimalik oluliselt suurendada, lisandite viimisega pooljuhti. Lisanditega pooljuhte nimetatakse legeeritud pooljuhtideks, kus põhiaine kristallvõresse on viidud lisandaine aatomeid. Lisandeid ja järelikult ka pooljuhte on kaks tükki: 1 Doonorlisadind (n-pooljuht) loovutavad kergesti elektrone; voolu tekitajaks on elektronid elektronjuhtivus. 2 Aktseptorlisandid (p-pooljuht) haaravad vabu elektrone enda koostisse, e. tekivad aines augud (aukjuhtivus) (mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes, neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele). · Pn-siire põhiomadus (sire päri- ja vastupingestamine) Pn-siire juhib voolu ainult ühes suunas, nn. ventiili omadus (siis, kui ta on pingestatud pärsisuunaliselt, p-osast n-osasse)
täidetud, liikumisvabadus puudub ja voolu ei teki. 4. Tavatemperatuuril kannab soojusliikumine elektrone üle kitsa keelutsooni kõrgemale juhtivustsooni. Valentsitsooni jäävad augud. Auk imiteerib positiivset laengukandjat. 5. Dielektrikus on keelutsoon lai (5-10eV) ja soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. 6. Pooljuhtide elektrijuhtivust tõstab lisandite kasutamine. Need on doonor- ja aktseptorlisandid, mis vastavalt lisavad või haaravad valentselektrone põhiaine aatomitest. Diood Kõik pooljuhtseadmed omavad kihilist struktuuri. Pooljuhtaine kihid on difundeerunud üksteisega. Difusioonipiirkonda nimetatakse pn-siirdeks. Ühe siirdega erineva juhtivusega pooljuhtainest moodustatud liitstruktuur ongi diood. Diood toimib voolule ventiilina. Ühes suunas juhib selline seade voolu hästi,teises suunas peaaegu üldse mitte. Tõkkekihi tekkimine.
on kristallvõre sõlmedes ja ei saa piki ainet liikuda. Pooljuhtides on vabade laengukandjate kontsentratsioon juhtide ja dielektrike oma vahepeal. Pooljuhtides saab vabu laengukandjaid tekitada kas valguse või soojuse toimel. Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. Need 10 kas loovutavad kergesti elektrone (doonorlisandid) või haaravad vabu elektrone enda koostisse (aktseptorlisandid). Viimasel juhul tekivad aines nn augud, millel positiivne laeng ja need saavad aines vabalt liikuda. Auguks nimetatakse elektroni puudumist keemilises sidemes (tühi koht ehk auk sidemes). Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhivus (laengukandjad negatiivsed). Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti kutsu- takse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus (laengukandjad positiivsed). Kindlaid piire kolme ainerühma vahel ei ole
Kõigepealt lahtise otsaga kvartstoru lämmastikku, millega välditakse räniplaatide kokkupuudet õhu ja võimaliku saastumist. Seejärel tööreziim, milleks avatakse üks kraanidest. Kuiv hapnik, märg hapnik ja veeaur. Ränioksiidi kihi paksus tavaliselt 0.5-1 mm. DIFUSIOON pooljuhi kristalli viiakse lisandid vajaliku juhitavusega tsoonide tekitamiseks. Põhineb ainete osakeste tungimisel teise ainesse kõrgel temperatuuril. Difusandid tavaliselt kas doonor- või aktseptorlisandid. Puudusteks: lisandite sisaldus pole ühtlane vaid väheneb pinnast eemaldumisel, ei saa teostada üle kolme järjestikkuse difusiooni. EPITAKSIA pooljuhtkristalli kasvatus keemilise reaktsiooni tulemusena. Eelised: väga täpselt orienteeritud kristallstruktuur, samaaegselt kristalli kasvatamisega võimalik sisse viia lisandeid sisalduse ühtlustamiseks, võimalik saada üle kolme erineva juhitavusega kihi.
ioonne side. Viimasel juhul on aines küll olemas ioonid, aga need on kristallvõre sõlmedes ja ei saa aines liikuda. Pooljuhtides on vabade laengukandjate kontsentratsioon juhtide ja dielektrike oma vahepealne. Pooljuhtides saab vabu laengukandjaid tekitada kas valguse või soojuse toimel. Vabade laengukandjate tekitamist soodustavad lisandained pooljuhtides. Need kas loovutavad kergesti elektrone (doonorlisandid) või haaravad vabu elektrone enda koostisse (aktseptorlisandid). Viimasel juhul tekivad aines nn augud , mis on tegelikult elektronidest tühjad kohad keemilises sidemes. Neil on positiivne laeng ja nad saavad aines vabalt liikuda sarnaselt vabadele elektronidele. Doonoreid sisaldavat pooljuhti nimetatakse n-pooljuhiks, kuna temas on valdav elektronjuhivus (laengukandjad negatiivsed). Aktseptoreid sisaldavat pooljuhti kutsutakse p-pooljuhiks, kuna temas domineerib aukjuhtivus (laengukandjad positiivsed). Kindlaid piire kolme ainerühma vahel ei ole
annaabi.ee 
