7
Yarimo’tkazgichlar
Yarimo'tkazgichlar oʻtkazuvchanligi jihatidan
metall va
dielektriklar orasidagi
moddalar boʻlib, oʻz fizik xususiyatlarini turli tashqi taʼsirlar (masalan yoritish, isitish va
hokazo)
natijasida
keng
intervalda
oʻzgartira
olish
xususiyatiga
ega.
Yarimoʻtkazgichlar
elektronika va
mikroelektronikada juda
keng
qoʻllanilib,
zamonaviy elektr jihozlarning deyarli hammasi - kompyuterlardan
tortib to uyali aloqa
telefonlarigacha barchasi yarimoʻtkazgichli texnologiyaga asoslangan. Eng keng
qoʻllaniladigan yarimoʻtkazgich modda
kremniy boʻlib, boshqa moddalar ham keng
qoʻllaniladi.
Yarimoʻtkazgichlar — elektr tokini yaxshi oʻtkazuvchi moddalar (oʻtkazgichlar, asosan,
metallar) va elektr tokini amalda oʻtkazmaydigan moddalar (dielektriklar) orasidagi
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. Ya.da ham metallardagi kabi elektr oʻtkazuvchanlik
elektronlarning harakati tufayli yuzaga keladi. Biroq elektronlarning harakatlanish
sharoitlari metallar va Ya.da turlicha boʻladi. Ya. quyidagi asosiy xususiyatlarga ega:
Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligi temperatura koʻtarilishi bilan ortib boradi (mas,
temperatura 1 K ga ortganda Ya.ning solishtirma oʻtkazuvchanligi 16—17 marta ortadi);
Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligida erkin elektronlardan tashqari atom bilan bogʻlangan
elektronlar ham ishtirok etadi (baʼzi hollarda bogʻlangan elektronlar asosiy rol oʻynaydi);
sof Ya.ga oz miqdorda qoʻshilma kiritib, uning oʻtkazuvchanligini keskin oʻzgartirish
mumkin (mas, 0,01% qoʻshilma kiritilganda Ya. ning oʻtkazuvchanligi 10000 marta ortib
ketadi).
Past tralarda Ya.ning solishtirma qarshiligi juda katta boʻladi
va amalda ular izolyator
hisoblanadi, lekin temperatura ortishi bilan ularda zaryad tashuvchilarning
konsentratsiyasi keskin ortadi. Mas, sof kremniyda 20° trada erkin elektronlar
konsentratsiyasi ~1017m~3boʻlsa. 700° da 1024 m"3gacha, yaʼni
million martadan
koʻproq ortadi. Ya.da erkin elektronlar konsentratsiyasining traga bunday keskin
bogʻlikligi oʻtkazuvchanlik elektronlari issiqlik harakati taʼsirida hosil boʻlishini
koʻrsatadi. Yarimoʻtkazgich kristallda atomlar valent elektronlari yordamida oʻzaro
8
bogʻlangan. Atomlarning issiqlik tebranishlari vaqtida issiqlik energiyasi valent
elektronlar orasida notekis taqsimlanadi. Ayrim elektronlar oʻz atomi bilan bogʻlanishni
uzib, kristallda erkin koʻchib yurish imkonini beradigan
yetarli miqdordagi issiqlik
energiyasiga ega boʻlib qolishi va erkin elektronlarga aylanishi mumkin.
Tashqi elektr maydon boʻlmaganda bu erkin elektronlar tartibsiz harakat qiladi. Elektr
maydon taʼsirida esa maydonga qarshi yoʻnalishda tartiblangan harakatga kelib, Ya.da
tok hosil qiladi. Erkin elektronlar yuzaga keltirgan oʻtkazuvchanlik
elektron yoki ptip
oʻtkazuvchanlik deb ataladi.
Bogʻlangan elektronning oʻz atomini "tashlab ketishi" atomning elektr neytralligini
buzadi. unda "ketib qolgan" elektron zaryadiga miqdoran teng musbat zaryad — teshik
vujudga keladi. Tashqi elektr maydon boʻlmaganda elektronlar ham, teshiklar ham
tartibsiz harakatlanadi, tashqi maydon boʻlganda esa elektronlar maydonga qarshi,
teshiklar maydon boʻylab koʻchadi. Teshiklarning koʻchishi bilan bogliq oʻtkazuvchanlik
teshikli yoki rtmp oʻtkazuvchanlik deyiladi. Erkin elektronlar
soni bilan teshiklar soni
bir-biriga tengligi tushunarli. Aniklanishicha, ularning harakatlanish tezligi ham bir xil
ekan. Demak, Ya.dagi tok ayni vaqtda ham elektron, ham teshikli oʻtkazuvchanlikdan
vujudga keladi. Bunday elektronteshikli oʻtkazuvchanlik Ya.ning xususiy
oʻtkazuvchanligi deyiladi. Xususiy oʻtkazuvchanlik sof Ya.da kuzatiladi. Biroq tabiatda
sof Ya. yoʻq. Baʼzi qoʻshilmalar Ya.ni erkin elektronlar bilan boyitsa, boshqa baʼzi
qoʻshilmalar teshiklar bilan boyitadi. Ya.da yuzaga keladigan bunday oʻtkazuvchanlik
qoʻshilmali oʻtkazuvchanlik deb ataladi. Agar asosiy Ya. atomi oʻrniga elementlar davriy
sistemasida undan keyingi guruhda
turgan element atomi kiritilsa, bu qoʻshilma atomning
bitta valent elektroni atomlararo bogʻlanishda ishtirok etmaydi va erkin elektronlar safiga
qoʻshiladi, binobarin, itip oʻtkazuvchanlik ortadi. Va, aksincha, undan oldingi oʻrinda
turgan element atomi kiritilsa, atomlararo toʻla bogʻlanishda 1 ta elektron yetishmaydi,
teshik hosil boʻladi. Bunda rtip oʻtkazuvchanlik ortadi. Qoʻshimcha
birinchi holda donor
(elektron beruvchi) qoʻshilma, ikkinchi holda esa akseptor (elektron oluvchi) qoʻshilma
deb ataladi. Shunday qilib, Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligi xususiy va aralashmali
oʻtkazuvchanliklar yigʻindisidan iborat boʻladi. Yuqori tralarda xususiy oʻtkazuvchanlik,
past tralarda esa qoʻshilmali oʻtkazuvchanlik asosiy rol oʻynaydi.
