Электроника асослари. Ўқув қўлланма

Агар электрон ички электроддан куч чизи?лари бyйлаб харакатланса, у радиус бyйича тy?ри чизи?ли текис тезланувчан харакат ?илади. Харакатланувчи электрон масса ва инерцияга эга бyлганлиги сабабли майдон остида F куч тахсир этади ва унинг траекторияси эгилади.

1.4-расм. Электронларнинг бир жинсли бyлмаган радиал электр майдонидаги харакати.

Агар майдон тезлатувчи характерда бyлса, электрон бошлан?ич v

тезлик билан эгри чизи? бyйича харакат ?илади. Секинлаштирувчи характерга эга бyлган бир жинсли бyлмаган электр майдонида электронларнинг траекторияси эгилади ва унинг тезлиги секинлашади.

1.5-расмда электронларнинг бир жинсли бyлмаган майдондаги харакат кyрсатилган, бунда уларнинг yзаро таъсири хисобга олинмаган.

1.5-расм. Электронларнинг бир жинсли бyлмаган тезлатувчи майдондаги харакати.

Куч чизи?лари бир жойда тyпланишга харакат килиб куч чизи?лари орасига харакатланувчи электронлар о?ими кирганда, уларнниг траекторияси электр майдон куч чизи?лари томон я?инлашади, яъни электронларнинг фокусланишига олиб келади.

Агар электр майдон куч чизи?лари ёйилувчан бyлса, электронлар бир-биридан узо?лашади ва сочилади.

Электр майдон секинланувчи ва я?инлашаётган бyлса электрон тезлиги камайиб сочилади ва аксинча секинланувчи ва сочилувчи бyлса электронлар о?ими фокусланади.

1.3. ЭЛЕКТРОННИНГ БИР ЖИНСЛИ БЎЛМАГАН МАГНИТ МАЙДОННИДАГИ ХАРАКАТИ

v

бошлангич тезликка эга бyлган электрон бир жинсли магнит майдонида куч чизи?ларига тик равишда харакат ?илса, унга Лоренц кучи таъсир ?илади.

Бу ерда е – электрон катталиги, v

 – бошлан?ич тезлик, В – магнит индукция ветори.

Агар v

= 0 бyлса F=0 га тенг бyлади, яхни бу холатда электрон характда бyлмайди ва Лоренц кучи нолга тенг бyлади. Лоренц кучи электроннинг тезлигига тy?ри бурчак остида таъсир ?илганда электроннинг траекторияси эгилади. Куч иш бажармагани учун электроннинг энергияси ва тезлиги yзгармайди, фа?ат тезликнинг йyналиши yзгаради.

1.6-расм. Бир жинсли кyндаланг магнит майдонда электроннинг харакати

Жисмнинг доимий V

тезлик билан айлана бyйлаб харакатланиши марказга интилма куч хисобига бyлади.

Электроннинг харакат йyналиши магнит куч чизи?ига нисбатан соат стрелкаси йyналиши бyйича бyлади. Электроннинг айлана бyйлаб харакатлангандаги r радусини топайлик.

Бунинг учун марказга интилма кучининг математик ифодасидан фойдаланамиз:

Буни (1.10) даги F билан тенглаштириб:

эканлиги топамиз. ?ис?артиришларни бажариб эса ни аниклаймиз:

Электроннинг v

тезлиги ?анча катта бyлса, инерция бyйича тy?ри чизи? бyйлаб хракатланишга интилади ва трокториясининг радиуси шунча катта бyлади.

Магнит индукция В катта бyлганда Лоренц кучи F катта бyлиб, траектория кyпро? эгилади, радиуси эса камаяди. Ю?оридаги чи?арилган ифода ихтиёрий масса ва заряд учун тy?ри.

Магнит майдонига ихтиёрий бурчак остида кираётган электроннинг харакатини кyрайлик. Электронниг бошлан?ич тезлик вектори ва Х y?и билан В вектор мос келган координата юзасини танлаб олайлик. V

ни иккита, яъни V

ва V

ташкил этувчиларга ажратайлик. V

характаланувчи электроннинг йyналиши магнит куч чизи?лари йyналиши билан бир хил бyлганлиги учун унга магнит майдон таъсир ?илмайди. Агар электрон фа?ат шу тезликка эга бyлганда, у тy?ри чизи?ли текис харакат ?илар эди.

Агар электрон фа?ат Uy тезликка эга бyлса юзада магнит куч чизи?ларига тик йyналишда айлана бyйича харакатланади. В, U

ва U

катталиклар иштрок этганилиги учун электроннинг натижаловчи харакати мураккаб бyлиб, траекторияси винт чизи?лари ёки спирал бyйича бyлади (1.7-расм). Спирал траекторияси катталикларга кyра торрок ёки кенгро? бyлади.

1.7-расм. Электронни бир жинсли магнит майдондаги спирал бyйича харакати.

Назорат саволлари.

1. Электронлар бир жинсли электр майдонда кандай харакат килади?

2. Электронлар тезлатувчи электр майдонида кандай харакат килади?

3. Электронларнинг кундаланг бир жинсли майдондаги харакатини тушунтиринг.

4. Электронларни бир жинсли булмаган магнит майдондаги харакатини тушунтиринг.

5. Электронлар бир жинсли магнит майдонида кандай харакат килади?

6. Электронларни бир жинсли кундаланг магнит майдондаги харакати кандай амалга оширилади?

2-БОБ ЯРИМ ЎТКАЗГИЧЛИ АСБОБЛАР

2 бобда ярим yтказгичли асбоблар ?осил ?илишнинг физик асослари, «n-р» – yтиш ?осил ?илиш ва улар асосидаги приборлар-ярим yтказгичли диодлар, транзисторларнинг схемадаги шартли белгиси, ишлатилиш сохаси ?амда схемалари ёритилган.

2.1. ЯРИМ ЎТКАЗГИЧ АСБОБЛАР ХОСИЛ ?ИЛИШНИНГ ФИЗИК АСОСЛАРИ

Ярим yтказгичли асбобларнинг ишлаши «электрон» ?амда «тешикларнинг» харакатланишига асосланган. Ишлаб чи?аришда бу асбоблар содда – германий (Gе), кремний (Si), селен (Se) ёки мураккаб – арсенид галлий (Gа Аs), кремний карбиди (SiC), галлий фосфиди (GaР) ярим yтказгич материалидан тайёрланади. Уларнинг хаммаси «олмос» турли мунтазам панжара таркибига эга бyлган кристаллдан иборат.

2.1-расмда атомларининг таш?и орбитасида тyрттадан электрони бyлган тоза германийнинг ясси эквивалент панжараси келтирилган. Электрон тур?ун холатда бyлиши учун, ?yшни тyртта атом билан ковалент яъни ?yш бо?ланади хамда валент электронлар бу бо?ланишда иштирок этади.

2.1-расм. Германийнинг кристалл панжараси.

Квант механикаси ?онунларига, асосан, хар бир валент бо?ланган электрон учун маoлум бир энергия сатхи тy?ри келади. Уларнинг тyплами «валент» (V – зона) зонани ташкил этади.

Электрондан холи бyлган энергетик сатхлар эркин зонани ташкил этади, улар «yтказувчанлик» (С – зона) зонаси дейилади. Бу икки зона орали?ида учинчи, «та?и?ланган» зона жойлашган. Идеал ?атти?, кристалли жисмларда электронлар бундай энергияга эга эмас. Бундай холат абсолют нол харарот учун тy?ри бyлади. Стабил холатни бузувчи таш?и факторлар: иссиклик, харорат, ёру?лик нури, электромагнит майдон ва бош?алар хисобланади. Уларнинг таъсири натижасида валент электронлар ядро билан бо?ланишни yзиш учун етарли бyлган ?yшимча энергия олиши мумкин. Бунинг учун зарур бyлган минимал энергия модданинг та?и?ланган зонаси кенглиги (DW) билан ани?ланади. 2.2 расмда yтказгичлар, ярим yтказгичлар ва диэлектрикларнинг энергетик зона диаграммалари келтирилган. Уй харакатида металларда та?и?ланган зона нолга я?ин, диэлектрик материалларда 3—7 ЭВ (олмос) ва ярим yтказгичларда эса 0,5 – 2,5 ЭВ (германий DW = 0,66 ЭВ, кремний DW = 1,14 ЭВ) ни ташкил этади. Ковалент бо?ланишдан чи?иб кетган электрон эркин бyлиб ?олади ва у кристалл бyйича тартибсиз харакатланади.