|
YARIM O‘TKAZGICHLARDA XUSUSIY
O‘TKAZUVCHANLIK.
ARALASHMALI O‘TKAZUVCHANLIK
Tabiatda shunday moddalar borki, ularning birlik hajmda elektronlar soni o‘tkazgichlarga nisbatan kam, lekin izolyator (dielektrik)larga nisbatan ko‘p.
Shu sababli bunday moddalarni yarimo‘tkazgichlar deb ataldi. Yarimo‘tkazgich moddalarda temperatura ortishi bilan ularning solishtirma qarshiligi kamayadi. Juda past temperaturalarda yarimo‘tkazgich
modda dielektrik bo‘lib qoladi. Metallarga yorug‘lik ta’sir etganda ularning elektr o‘tkazuvchanligi deyarli
o‘zgarmaydi. Yarimo‘tkazgichga yorug‘lik tushirilganda ularning elektr o‘tkazuvchanligi ortadi.
Shunday qilib, yarimo‘tkazgichlarning asosiy farqli tomonlari quyidagilardan iborat:
a) elektr o‘tkazish qobiliyatiga ko‘ra metallar bilan dielektriklarning oraliq holatini egallaydi;
b) isitilganda va yorug‘lik tushirilganda solishtirma qarshiligi kamayadi.
Yarimo‘tkazgich xususiyatiga ega bo‘lgan elementlarga germaniy, kremniy, tellur, selen va h.k.lar kiradi. Sizga kimyo fanidan ma’lumki, kimyoviy elementlar atom tuzilishi va xususiyatiga ko‘ra, D. I. Mendeleyevning davriy jadvalida yarimo‘tkazgich elementlar asosan III, IV va V guruhlarda joylashgan. Yarimo‘tkazgichlarning tuzilishi. Xususiy o‘tkazuvchanlik Yarimo‘tkazgichlarda elektr tokining tabiatini tushunish uchun, ularning tuzilishini bilish kerak. Buning uchun tarkibida hech qanday chet moddalar bo‘lmagan toza kremniy kristalini qaraylik.
Kremniy atomida elektronlar qavatlar bo‘yicha joylashganda uning eng tashqi qobig‘ida to‘rtta elektroni joylashadi. Qo‘shni atomlar bir-birini shu
elektronlar vositasida tutib turadi.
Har bir atom qo‘shni atom bilan o‘zining bitta elektroni orqali bog‘lanadi. Natijada ikkita atom o‘zaro ikkita elektron orqali bog‘lanadi. Bunday bog‘lanishni kovalent bog‘lanish deyiladi.
Kovalent bog‘lanishda qatnashayotgan elektronlarni valent elektronlar deb ham yuritiladi. Demak, valent elektronlar butun kristall atomlariga tegishli bo‘ladi.
Elektron o‘tkazuvchanlik. Past temperaturalarda juft elektronlar hosil qilgan bog‘lanish kuchli bo‘lib, uzilmaydi. Shu sababli past temperaturalarda kremniy elektr tokini o‘tkazmaydi.
Temperatura ko‘tarilganda valent elektronlarning kinetik energiyasi ortadi. Ayrim bog‘lanishlar uzila boshlaydi. Ulardan ayrimlari borib-kelib, yurgan
yo‘lidan chiqib, metalldagi kabi erkin elektronga aylanadi. Mazkur elektronlar elektr maydoni ta’sirida yarimo‘tkazgich bo‘ylab ko‘chadi va elektr tokini
hosil qiladiErkin elektronlarning ko‘chishi tufayli yarimo‘tkazgichda tok hosil bo‘lishiga elektron o‘tkazuvchanlik yoki qisqacha n-turdagi o‘tkazuvchanlik (lotin. negativus – manfi y) deyiladi.
Kovakli o‘tkazuvchanlik. Kovalent bog‘lanishda qatnashgan elektron chiqib ketgan joyda kovak hosil bo‘ladi. Neytral atomdan manfi y zaryadli elektron chiqib ketgan joy musbat zaryadga ega bo‘ladi. Bo‘sh kovakni kovalent bog‘lanishdagi boshqa elektron kelib berkitadi. Lekin endi kovak boshqa joyda paydo bo‘ladi. Shunday qilib, elektronning bir
joydan ikkinchi joyga ko‘chishida, kovaklarning ham nisbatan ko‘chishi ro‘y beradi.
Elektr maydoni bo‘lmaganda elektronlarning va shunga mos kovaklarning ko‘chishi tartibsiz bo‘ladi.
Elektr maydoni qo‘yilganda erkin elektronlar bir tomonga, kovaklar ikkinchi tomonga ko‘chadi.
Xuddi shunday yarim o‘tkazich boshida hosil bo‘lgan kovakka qo‘shni atomdan elektronning sakrab o‘tishida musbat zaryadli kovak o‘tkazgichning
oxiri tomon siljiydi .
Bunday o‘tkazuvchanlikni yarimo‘tkazgichlarning kovakli o‘tkazuvchanligi yoki qisqacha p-turdagi o‘tkazuvchanlik (lotin. positivus – musbat) deyiladi. Shunday qilib, sof (hech qanday aralashmalarsiz) yarimo‘tkazgichlarda erkin elektronlarning harakati bilan bog‘liq elektron o‘tkazuvchanlik, kovaklar harakati bilan bog‘liq kovakli o‘tkazuvchanlik bo‘ladi.
Aralashmalarsiz, sof yarimo‘tkazgichdagi o‘tkazuvchanlikni xususiy o‘tkazuvchanlik deyiladi. Bunda mazkur moddadagi elektron va kovakli o‘tkazuvchanlik deyarli teng bo‘ladi.
Sof yarimo‘tkazgichlarda erkin elektronlar va kovaklar soni kam bo‘lganligidan elektr o‘tkazish qobiliyati kichik bo‘ladi. Aralashmali yarimo‘tkazgichlar: donorli aralashmalar. Endi sof yarimo‘tkazgichli kremniyga ozgina aralashma kiritaylik. Dastlab kremniy atomlari orasiga besh valentli mishyak (As) kiritaylik.
Bunda kremniyning to‘rtta kovalent bog‘lanish hosil qiluvchi elektroni o‘rnini mishyakning to‘rtta elektroni egallaydi. Mishyakning beshinchi elektroni bo‘sh qolib, erkin elektronga aylanadi Natijada erkin elektronlar soni kovaklar sonidan ortiq bo‘ladi.
Yarimo‘tkazgichning solishtirma qarshiligi keskin kamayadi. Bunda qo‘shilgan mishyak atomlarining soni yarimo‘tkazgich atomlari sonining o‘n milliondan bir qismini tashkil etganda, erkin elektronlarning konsentratsiyasi (1 sm3 ga to‘g‘ri kelgan elektronlar soni) sof yarimo‘tkazgichnikiga nisbatan ming barobar katta bo‘ladi. Qo‘shilganda osongina elektronini beradigan aralashmalarni donorli aralashmalar deyiladi. Donorli aralashmalarda
asosiy tok tashuvchi zarralar elektronlar bo‘lganligi uchun, ularni n-turdagi yarimo‘tkazgichlar deyiladi. Kovaklar bunday yarimo‘tkazgichlarda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarga kiradi.
Akseptorli aralashmalar. Sof yarimo‘tkazgichli kremniyga indiy moddasini aralashtiraylik. Indiy (In) uch valentli bo‘lganligidan, uning uchta elektroni kremniy atomi bilan kovalent bog‘lanish hosil qiladi. Bunda indiyning qo‘shni atomlar bilan normal holdagi juft elektronli kovalent bog‘lanish hosil qilishi uchun bitta elektron yetmaydi. Natijada kovak hosil bo‘ladi. Kristallga qancha indiy atomi kiritilsa, shuncha kovak hosil bo‘ladiBunday turdagi aralashmani akseptorli aralashmalar deyiladi. Yarimo‘tkazgich elektr maydoniga kiritilganda, kovaklar ko‘chishi ro‘y
berib, kovakli o‘tkazuvchanlik hosil bo‘ladi. Asosiy tok tashuvchilari kovaklardan iborat bo‘lgan aralashmali yarimo‘tkazgichlarni p-turdagi yarimo‘tkazgichlar deyiladi. Bunday yarimo‘tkazgichlarda elektronlar asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar hisoblanadi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
