وصلة السالب - الموجب

يمكن تحضير هذه الوصلة بإنماء Growing بلورة شبه موصل فردية بحيث يكون جزه منها موجباً والآخر سالباً. ويشكل الحاجز ما بين هذين النمطين وصلة السالب - الموجب. ويمكن فهم طبيعة تكون هذه الوصلة بالرجوع إلى مؤلفات فيزياء الجوامد والترانزستورات. ولكننا هنا سنكتفي بعرض النتائج العملية لذلك.

تتكون على جانبي الوصلة منطقة مفرغة أو خالية من الشحنات الحرة تسمى بالطبقة الخاوية أو الخالية Depletion Layer. ويبلغ سمك هذه الطبقة حوالي ميكرون واحد (10^-6 m) وقد يصل إلى مليمتر واحد ايضاً. بينما يبلغ الجهد الناتج عن الشحنات المقيدة على جانبيها حوالي 0.5 فولت للجرمانيوم و0.8 فولت للسليكون. ويعرف هذا الجهد بجهد التلامس. ويمكن التحكم في سمك هذه الطبقة الخاوية وذلك بتغيير الجهد الكهربي الخارجي المؤثر على الوصلة. وحيث أن هذه الطبقة تعمل كمكثف ذو سعة كهربية معينة فإنه يمكن تغيير هذه السعة بتغيير الجهد الكهربي الخارجي. ويعتمد زمن صعود (T_R) النبضة Rise Time الكهربية الناتجة عن كاشفات أشباه الموصلات على سمك هذه الطبقة (W). وهناك حسابات معقدة لحساب العلاقة بين T_R وW إلا أنه يمكن إعطاء قيمة تقريبية لذلك حيث وجد أن :

(1)............... 

وذلك للسيليكون عند درجة حرارة الغرفة.

أما الجرمانيوم عند درجة حرارة النيتروجين السائل (K77) فوجد أن:-

(2) ............

حيث تقاس W في كل من معادلتي (1)، (2) بالمليمترات.

ويتضح من المعادلتين السابقتين أن زمن استجابة هذه الكاشفات هو زمن صغير بالمقارنة مع كاشفات الغاز.

عند مرور الإشعاع في الطبقة الخاوية يمتص فيها وتستخدم طاقته لخلق أزواج الكترون - ثقب ثم تسحب هذه الأزواج نحو الإلكترودات الموجودة عند طرفي الوصلة. كما بينا فيما سبق. يتضح مما سبق أن الحجم الحساس للكاشف هو عبارة عن حجم الطبقة الخاوية. وبالتالي لزيادة كفاءة الكاشف فإنه يلزمنا زيادة سمك هذه الطبقة كي تتمكن من امتصاص أكبر الجسيمات طاقة. أي أنه يجب أن يناسب هذا السمك مدى الجسيمات المراد قياسها ومن ثم توضع وصلة السالب الموجب تحت تأثير الانحياز العكسي Reverse Bias حيث يزداد هذا السمك عند وضع جهد معاكس على الوصلة. أما إذا وضع جهد أمامي Forward Bias فإن ذلك يعمل على تقليص هذا السمك. يبين الشكل (1) مدى كل من البروتونات والديرترونات وجسيمات a في السيليكون والجرمانيوم. ويعطي سمك الطبقة الخاوية في كل من شبه الموصل الالب (W_n) والموجب (W_p) بالعلاقة التالية:

(3) ..........

(4)...........

حيث ε ثابت العازل للسيليكون.

V الجهد العكسي.

N_p, N_n عدد الذرات الشائبة لوحدة الحجوم في كل من شبه الموصل السالب والموجب أعلى الترتيب.

e شحنة الالكترون

الشكل (1)

تبين المعادلتين السابقتين أن سمك الطبقة الخاوية يعتمد على كل من فرق الجهد الموضوع على الوصلة وعدد الذرات الشائبة.