I- BOB
YARIMO‘TKAZGICHLI MATERIAL HAQIDA TUSHUNCHA VA ULARNING
TUZILISHI. O‘TKAZISH TURLARI.
1.1 Ichki va tashqi o’tkazuvchanlik.
Yarim o'tkazgichш elementlarning oʻtkazuvchanligi metall hamda dielektriklar
orasidagi moddalardir. Masalan yoritish, isitish va hokazlar natijasida keng oraliqda
oʻzgartira olish xususiyatiga ega.
Yarimoʻtkazgichlar elektronika va mikroelektronikada juda
keng qoʻllanilib, zamonaviy elektr jihozlarning deyarli hammasi - kompyuterlardan tortib toki
turli aloqa qurilmalari barchasi yarimoʻtkazgichli texnologiyaga asoslangan.
Eng keng
qoʻllaniladigan yarimoʻtkazgich moddalar kremniy va germaniy boʻlib, ularda boshqa
moddalar ham keng qoʻllaniladi.
Yarimoʻtkazgichlar — elektr tokini yaxshi oʻtkazuvchi moddalar (oʻtkazgichlar,
asosan, metallar) emas ular elektr tokini amalda oʻtkazmaydigan moddalar (dielektriklar)
orasidagi joylashgan oraliq vaziyatni egallaydigan moddalar. Mendeleyev davriy sistemasida
II, III, IV, V va VI guruhlarda joylashgan koʻpchilik elementlar. Ularning bir qator
birikmalari yarimo'tkazgichlar jumlasiga kiradi. Ular yadrosida ham metallardagi kabi elektr
oʻtkazuvchanlik elektronlarning harakati yuzaga keladi. Biroq elektronlarning harakatlanish
sharoitlari metallar atom va yadroda turlicha boʻladi. Yadro quyidagi
asosiy xususiyatlarga
ega: yadroning elektr oʻtkazuvchanligi temperatura koʻtarilishi bilan ortib boradi. (mas,
temperatura 1 K ga ortganda Ya.ning solishtirma oʻtkazuvchanligi 16—17 marta ortadi);
yadroning elektr oʻtkazuvchanligida erkin elektronlardan tashqari atom bilan bogʻlangan
elektronlar ham ishtirok etadi (baʼzi hollarda bogʻlangan elektronlar asosiy rol oʻynaydi); sof
yadroga oz miqdorda qoʻshilma (primes) kiritib, uning oʻtkazuvchanligini keskin oʻzgartirish
mumkin (masalan, 0,01% qoʻshilma kiritilganda yadroning oʻtkazuvchanligi 10000 marta
ortib ketadi).
Quyi temperaturalarda yadroning solishtirma qarshiligini juda katta boʻladi deyish
mumkin va amalda esa ular izolyator hisoblanadi, biroq temperatura
ortishi bilan ularda
zaryadlarni tashuvchilarining konsentratsiyasi keskin ortib ketadi. Masalan, sof kremniyda
(Si) 20° temperaturada erkin elektronlar konsentratsiyasi ~10
17
m
-3
boʻlsa. 700° da 10
24
m
-3
gacha, yaʼni million-martadan koʻpga ortadi. Yadroda erkin elektronlar konsentratsiyasining
temperaturaraga bunday keskin bogʻlikligi oʻtkazuvchan elektronlari issiqligi harakati
taʼsirida hosil boʻlishini koʻrsatadi. Yarimoʻtkazgich modular kristallida atomlar valent
elektronlari yordamida oʻzaro bogʻlangan. Atomlarning issiqlik tebranishlari vaqtida issiqlik
energiyasi valent elektronlar orasida notekis taqsimlanadilar. Ayrim elektronlar oʻz
atomi
bilan bogʻlanishni uzib chiqib, kristallda erkin koʻchib yurish imkonini bera oladigan yetarli
miqdordagi issiqlik energiyasiga ega boʻlib qolishi va erkin elektronlarga aylanishadi.
Tashqi elektr maydon boʻlmasabu erkin elektronlar tartibsiz harakat qiladi. Elektr
maydon taʼsirida esa maydonga qarshi yoʻnalishda tartiblangan harakatga keladi. Bu holat
yadroda tok hosil qiladi. Erkin elektronlar yuzaga keltirgan oʻtkazuvchanlik elektron yoki p-
turdagi oʻtkazuvchanlik deb ataladi. Bogʻlangan elektronning oʻz atomini "tashlab chiqib
ketishi" atomning
elektr neytralligini buzib, unda "ketibgan" elektron zaryadiga miqdoran
teng musbat (+) zaryad — “teshik (g’ovak)” vujudga keladi. Tashqaridan elektr maydoni
boʻlmaganda elektronlar ham, teshiklar (g’ovak) ham tartibsiz harakatda bo’ladi, tashqaridan
ta’sir etuvchi elektr maydon boʻlganda esa elektronlar maydonga qarshi, teshiklar (g’ovak)
maydon boʻylab koʻchadi. Teshiklarning koʻchishi bilan bogliq oʻtkazuvchanlik teshikli yoki
n-turdagi oʻtkazuvchanlik deyiladi. Erkin elektronlar soni bilan teshiklar soni bir-biriga teng
deb tushuniladi.
Aniqlanishicha, ularning harakatlanish tezligi ham bir xildir. Yadroagi tok
ayni vaqtda ham elektron, ham teshikli oʻtkazuvchanlikdan tarkib topadi. Bunday electron-
teshikli “g’ovakli” oʻtkazuvchanlik Yadroning xususiy oʻtkazuvchanligi deyiladi.
Xususiy
oʻtkazuvchanlik sof yadroda kuzatiladi. Ammo tabiatda esa sof yadro yoʻq. Baʼzi
qoʻshilmalar yadroni erkin elektronlar bilan boyitadi, boshqa baʼzi qoʻshilmalar teshiklar
bilan boyitadi. Yadrolarda yuzaga keladigan bunday oʻtkazuvchanlik turi qoʻshilmali
oʻtkazuvchanlik deyiladi.
Agar asosiy yadro atomining oʻrnida elementlar Mendeleev davriy sistemasidagi undan
keyingi guruhda turgan element atomi kiritilsa, bu qoʻshilma (dirikma) atomning bitta valent
elektroni atomlararo bogʻlanishda ishtirok etmaydi va erkin elektronlar safiga qoʻshiladi,
binobarin, i turdagi oʻtkazuvchanlik ortadi. Va, aksincha, undan oldingi oʻrinda
turgan
element atomi kiritilsa, atomlararo toʻla bogʻlanishda 1 ta elektron yetishmaydi, teshik hosil
boʻladi. Bunda r tip oʻtkazuvchanlik ortadi. Qoʻshimcha birinchi holda donor (elektron
beruvchi) qoʻshilma, ikkinchi holda esa akseptor (elektron oluvchi) qoʻshilma deb ataladi.
Shunday
qilib,
yadroning
elektr
oʻtkazuvchanligi xususiy va aralashmali
oʻtkazuvchanliklar yigʻindisidan iboratdir. Yuqori tralarda xususiy oʻtkazuvchanlik, past
tralarda esa qoʻshilmali oʻtkazuvchanlik asosiy rol oʻynaydi.
