Xususiy elektr o‘tkazuvchanlik. Yarim o‘tkazgichli elektronika maxsulotlarining deyarli
97 % kremniy asosida yasaladi. 5.3-rasmda kiritmasiz kremniy panjarasining soddalashtirilgan
modeli (a) va uning zona energetik diagrammasi (b) keltirilgan. Agar yarim o‘tkazgich kristalli
tarkibida kiritma umuman bo‘lmasa va kristall panjaraning tuzulmasida nuqsonlar (bo‘sh
tugunlar, panjara siljishi va boshqalar) mavjud bo‘lmasa, bunday yarim o‘tkazgich xususiy deb
ataladi va i harfi bilan belgilanadi.
5.3-rasmdan ko‘rinib turibdiki, kremniy xususiy kristallida uning atomining to‘rtta valent
elektroni kremniyning qo‘shni atomining to‘rtta elektroni bilan bog‘lanib,
mustahkam sakkiz
elektronli qobiq (to‘g‘ri chiziq) hosil qiladi. 0 K temperaturada bunday yarim o‘tkazgichda
erkin
zaryad tashuvchilar mavjud bo‘lmaydi. Lekin temperatura ortishi bilan yoki yorug‘lik nuri
tushirilganda kovalent bog‘lanishlarning bir qismi uziladi va valent elektronlar o‘tkazuvchanlik
zonasiga o‘tish uchun yetarlicha energiya oladilar.
5.3-rasm. Kremniy kristallida
Natijada valent elektron erkin zaryad tashuvchiga aylanadi va kuchlanish ta’sir ettirilsa u
tok hosil qilishda ishtirok etadi. Elektron yo‘qotilishi natijasida atom musbat ionga aylanadi.
Bir vaqtning o‘zida valent zonada bo‘sh sath hosil bo‘ladi va valent elektronlar o‘z
energiyalarini o‘zgartirishlariga, ya’ni valent zonasining biror ruxsat etilgan sathidan boshqasiga
o‘tishiga imkon yaratiladi. Shunday qilib u tok hosil bo‘lish jarayonida qatnashishi mumkin.
Temperatura ortgan sari ko‘proq valent elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tadilar va elektr
o‘tkazuvchanlik ortib boradi.
Valent zonadagi erkin energetik sath yoki erkin valent bog‘lanish
qovakli deb ataladi va u
elektron zaryadining absolyut qiymatiga teng bo‘lgan erkin musbat zaryad tashuvchi hisoblanadi.
Qovakning harakatlanishi valent elektroni harakatiga qarama – qarshi bo‘ladi.
Shunday qilib, atomlar orasidagi kovalent bog‘lanishning uzilishi bir vaqtning o‘zida erkin
elektron va elektron ajralib chiqqan atom yaqinida kovak hosil bo‘lishiga olib keladi. Elektron –
kovak juftligining hosil bo‘lish jarayoniga
zaryad tashuvchilar generatsiyasi deb ataladi. Agar bu
jarayon issiqlik ta’sirida amalga oshsa, u issiqlik generatsiyasi deb ataladi. O‘tkazuvchanlik
zonasida elektronning hosil bo‘lishi va valent zonasida kovakning yuzaga kelishi 5.4, b-rasmda
mos ishoralar yordamida aylanalar ko‘rinishida tasvirlangan. Strelka
yordamida elektronning
valent zonasidan o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tishi ko‘rsatilgan.
Generatsiya natijasida yuzaga kelgan elektronlar va kovaklar yarim o‘tkazich kristallida
yashash vaqti deb ataladigan biror vaqt mobaynida tartibsiz harakatlanadilar, so‘ngra erkin
elektron to‘liq bo‘lmagan bog‘lanishni to‘ldiradi va bog‘lanish hosil bo‘ladi. Bu jarayon
rekombinatsiya deb ataladi.
O‘zgarmas temperaturada (boshqa tashqi ta’sirlar mavjud bo‘lmaganda)
kristall
muvozanat holatda bo‘ladi. Ya’ni, generatsiyalangan zaryad tashuvchilar juftligi soni
rekombinatsiyalangan juftliklar soniga teng bo‘ladi. Birlik hajmdagi
zaryad tashuvchilar soni,
ya’ni ularning konsentratsiyasi, solishtirma elektr o‘tkazuchanlik qiymatini beradi. Xususiy yarim
o‘tkazgichlarda elektronlar konsentratsiyasi kovaklar konsentratsiyasiga teng bo‘ladi (
n