6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

1.7. Киришмали яримўтказгич.
1.7.1. Киришмали n-тур яримўтказгич

Агар яримўтказгич кристаллдаги айрим атомлар ўзгача валент-ликка эга бўлган элементнинг атомлари билан алмаштирилса, пан-жара тузилишидаги қатъий тартиб бузилади. Киришманинг мав-жудлиги туфайли энергиявий диаграмманинг кўриниши ўзгаради. Бироқ, агар киришма миқдори кўп бўлмаса, масалан, асосий атом-лар сонининг юз мингдан бирини ташкил қилса, идеал яримўтказгич кристалининг энергиявий диаграммаси деярли ўзгармайди, деб қа-раш мумкин. Чунки, киришма атомларнинг киритилиши мавжуд зо-налар орасида янги квант ҳолатлар ҳосил бўлишигагина (агар фақат бир турдаги киришма киритилса) олиб келади Бу ҳолда киришма атомлари бир-биридан узоқ жойлашгани учун, умумий ҳолда улар орасидаги ўзаро таъсирни ҳисобга олмасдан киришма томонидан ки-ритилган квант ҳолатларни лоақал тақиқланган зонанинг маълум жойларида жойлашган энергиявий ҳолатлар деб қараш мумкин.

Қўшимча энергиявий сатҳнинг асосий кристалл зоналари ора-сидаги ҳолати кристаллнинг ўтказувчанлигига киришмалар миқдори жуда оз бўлганида ҳам кучли таъсир қилади.
Беш валентли фосфор, маргимуш ва сурьма каби элементлар атомлари германий ва кремнийда ўтказувчанлик зонасига яқин жой-лашган қўшимча донор сатҳлар ҳосил қилади. Паст температура-ларда киришмавий сатҳлар электронлар билан тўлган бўлади, аммо юқори температураларда электронлар иссиқлик ҳаракати туфайли бу сатҳдан ўтказувчанлик зонасига ўтиб олади. Бу ҳолда улар эркин ва демак, ҳаракатчан бўлиб қоладилар ҳамда кристаллнинг электрик ўтказувчанлигида қатнашадилар.
Бундай шароитда, ўтказувчанлик электронларининг сони тах-минан киришма атомларининг сонига тенг бўлади, кристаллнинг ўт-казувчанлиги киришма концентрациясига тўђридан-тўђри бођлиқ бў-лади. 1.15-расмда n-тур яримўтказгичда ток ҳосил қилувчи ҳаракат-чан заряд ташувчилар кўрсатилган.
Кремний кристалига киритилган беш валентли киришмавий атом битта электронини осонгина бўшатиб, ўтказувчанлик зонасига бериб қўйишининг физик-кимёвий моҳияти қуйидагидан иборат: кремний атомлари тўрт валентли бўлганлигидан, кристалл панжара
1

.15-расм. n-тур яримўтказгичда ҳаракатчан заряд ташувчилар
1.16а-расм. Кремний ва беш валентли киришма атомнинг
ковалент бођланиши
1
.16б-расм. Кремний ва уч валентли киришма атомнинг
ковалент бођланиши

ҳосил қилишда тўрттала электрони воситасида атрофидаги тўртта атом билан ковалент бођланиш (1.2-расмга қ.) ҳосил қилади.

Агарда, кристалл панжаранинг бирор тугунидаги кремний ато-мини беш валентли киришма атом билан (1.16а-расм) алмаштирсак, у ҳолда бу атом тўртта электронини атрофидаги атомлар билан ко-валент бођланиш ҳосил қилишга беради. Унинг бешинчи валент электрони кимёвий бођланишда иштирок этмай, атом билан заиф бођланган валент электронлигича қолади. Энди бундай электронга озгинагина иссиқлик энергияси берилса, у атомдан ажралиб, ўтказувчанлик зонасига ўтади, яъни эркин электронга айланади.