Yarim o‘tkazgich materiallar
Material
|
Element yoki birikma
|
Nomlanishi
|
Kristall tuzilishi
|
300K (Å) da panjara doimiysi.
|
Element or compound
|
Name
|
Crystal
structure
|
Lattice constant at 300K (Å)
|
Element
|
C
|
Uglerod
Carbon (diamond)
|
D
|
3,56683
|
Ge
|
Germaniy
Germanium
|
D
|
5,64613
|
Si
|
Kremniy
Silicon
|
D
|
5,43095
|
Sn
|
Olovo
Grey tin
|
D
|
6,48920
|
IV-IV
|
SiS
|
Kremniy karbidi
Silicon carbide
|
W
|
a=3,086; s=15,117
|
III-V
|
AlAs
|
Alyuminiy arsenidi
Aluminum arsenide
|
Z
|
5,6605
|
AlP
|
Alyuminiy fosfidi
Aluminum phosphide
|
Z
|
5,4510
|
AlSb
|
Alyuminiy antimonidi Aluminum antimonide
|
Z
|
6,1355
|
BN
|
Bor nitridi
Boron nitride
|
Z
|
3,6150
|
BP
|
Bora fosfidi
Boron phosphide
|
Z
|
4,5380
|
GaAs
|
Galliy arsenidi
Gallium arsenide
|
Z
|
5,6533
|
GaN
|
Galliy nitridi
Gallium nitride
|
W
|
a=3,189; s=5,185
|
GaP
|
Galliy fosfidi
Gallium phosphide
|
Z
|
5,4512
|
Jadval 3
Eng muhim yarimo‘tkazgichlarning xossalari
Yarimo‘tkazgich
|
Taqiqlangan zona kengligi (eV)
|
300K da Harakatchanlik (sm2/Vs)
|
|
Effektiv massa m*/m0
|
|
Semiconductor
|
Bandgap (eV)
|
Mobility at 300K (cm2/Vc)
|
Zona
|
Effective mass m*/m0
|
|
300K
|
0K
|
elektron
|
kovak
|
band
|
elektron
|
kovak
|
s/0
|
Element
|
C
|
5,47
|
5,48
|
1800
|
1200
|
I
|
0,2
|
0,25
|
5,7
|
Ge
|
0,66
|
0,74
|
3900
|
1900
|
I
|
1,64
0,082
|
0,04
0,28
|
16,0
|
Si
|
1,12
|
1,17
|
1500
|
450
|
I
|
0,98
0,19
|
0,16
0,49
|
11,0
|
Sn
|
|
0,082
|
1400
|
1200
|
D
|
|
|
|
IV-IV
|
-SiC
|
2,996
|
3,03
|
400
|
50
|
I
|
0,60
|
1,00
|
10,0
|
III-V
|
AlSb
|
1,58
|
1,68
|
200
|
420
|
I
|
0,12
|
0,98
|
14,4
|
BN
|
7,5
|
|
|
|
I
|
|
|
7,1
|
BP
|
2,0
|
|
|
|
|
|
|
|
GaN
|
3,36
|
3,50
|
380
|
|
|
0,19
|
0,60
|
12,2
|
GaSb
|
0,72
|
0,81
|
5000
|
850
|
D
|
0,042
|
0,40
|
15,7
|
GaAs
|
1,42
|
1,52
|
8500
|
400
|
D
|
0,067
|
0,082
|
13,1
|
GaP
|
2,26
|
2,34
|
110
|
75
|
I
|
0,82
|
0,60
|
11,1
|
InSb
|
0,17
|
0,23
|
80000
|
1250
|
D
|
0,0145
|
0,40
|
17,7
|
InAs
|
0,36
|
0,42
|
33000
|
460
|
D
|
0,023
|
0,40
|
14,5
|
InP
|
1,35
|
1,42
|
4600
|
150
|
D
|
0,077
|
0,64
|
12,4
|
II-VI
|
CdS
|
2,42
|
2,56
|
340
|
50
|
D
|
0,21
|
0,80
|
5,4
|
CdSe
|
1,70
|
1,85
|
800
|
|
D
|
0,13
|
0,45
|
10,0
|
CdTe
|
1,56
|
|
1050
|
100
|
D
|
|
|
10,2
|
ZnO
|
3,35
|
3,42
|
200
|
180
|
D
|
0,27
|
|
9,0
|
ZnS
|
3,68
|
3,84
|
165
|
5
|
D
|
0,40
|
|
5,2
|
IV-VI
|
PbS
|
0,41
|
0,286
|
600
|
700
|
I
|
0,25
|
0,25
|
17,0
|
PbTe
|
0,31
|
0,19
|
6000
|
400
|
I
|
0,17
|
0,20
|
30,0
|
I – to‘g‘ri zonali bo‘lmagan tuzilishi.
D – to‘g‘ri zonali tuzilishi.
Yarim o‘tkazgichlar xususiy va aralashmali yarim o‘tkazgich guruhlariga bo‘linadi.
T=0 K da xususiy yarim o‘tkazgichlarning valent zonasi elektronlar bilan butunlay to‘lgan bo‘ladi, bu holda yarim o‘tkazgich sof dielektrik bo‘ladi. Agar temperatura T0 K bo‘lsa, valent zonaning yuqori sathlaridagi bir qism elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasining pastki sathlariga o‘tadi (14-rasm). Bu holda elektr maydoni ta’sirida o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarning xolati o‘zgaradi. Bundan tashqari valent zonada hosil bo‘lgan bo‘sh joylar xisobiga ham elektronlar o‘z tezligini o‘zgartiradi. Natijada yarim o‘tkazgichning elektr o‘tkazuvchanligi noldan farqli bo‘ladi, ya’ni sof yarim o‘tkazgichda erkin elektron va teshik vujudga keladi.
Elektr maydon ta’sirida butun kristall bo‘ylab elektronlar maydonga teskari yo‘nalishida, teshiklar esa maydon yo‘nalishda harakatga keladi. Bunday elektr o‘tkazuvchanlik faqat sof yarim o‘tkazgiyalar uchun xos bo‘lib, uni xususiy elektr o‘tkazuvchanlik deyiladi.
O‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar va valent zonasidagi kovaklar, ya’ni elektronini yo‘qotgan bo‘sh joylar, Fermi-Dirak taqsimotiga bo‘ysunadi:
(15)
(16)
Xususiy yarim o‘tkazgichlar uchun o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarning konsentrasiyasi valent zonadagi kovaklarning konsentrasiyasiga teng: n=r. Konsentrasiyalarni hisoblash uchun Ye energiyani o‘tkazuvchanlik zonasining tubiga nisbatan o‘lchaymiz (Yes = 0).
O‘tkazuvchanlik zonasi tubidan dE energiya intervalini ajrataylik (Ye, Ye+dE). Bu sohada joylashgan elektronlar Fermi-Dirak statistikasiga bo‘ysunadi va ularni energiya bo‘yicha taqsimlanishi quyidagi ko‘rinishda yoziladi,
(17)
Odatda xususiy yarim o‘tkazgichlar uchun va maxrajidagi 1 ni hisobga olmasa ham bo‘ladi. U holda
(18)
Bu ifodani 0 oralig‘ida integrallab quyidagini hosil qilamiz
(19)
Xuddi shunga o‘xshash amallarni bajarib valent zonasidagi kovaklarning konsentrasiyasi uchun
(20)
ifodani hosil qilish mumkin.
Formulalardan, n=r ni inobatga olib, Fermi sathi energiyasining qiymatini topamiz:
(21)
Formulaning ikkinchi hadi, birinchisiga nisbatan juda kichik bo‘lgani uchun deb olish mumkin.
Demak, xususiy yarim o‘tkazgichlarda Fermi satµi (Ye) taqiqlangan zonaning o‘rtasida joylashadi.
Yarim o‘tkazgichning o‘tkazuvchi va valent zonalaridagi elektron va kovaklar zaryad tashuvchilardir.
|
