germaniy va kremniyni tashqi qatlamida uning yaqin atrofidagi to’rt atomlari
bilan to’rt kovalentli aloqalar mavjud.
Yarim o‘tazgichda zaryad tashuvchilar
Ko‘rilgan ideal panjarada barcha elektronlar o‘zlarining atomlari bilan
bog‘langan. Isitish yoki nurlash natijasida uncha katta bo‘lmagan energetik ta’sirlar
panjarada ba’zi valentli bog‘lanishlarni uzilishiga olib kelishi mumkin. Bunda
valentli elektron, o‘zining atomidan ajralib, yangi turg‘un holatga o‘tadi va u
kristallik panjara bo‘yicha yurish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Bunday valentli
bog‘lanishdan uzilib chiqqan harakatli elektronlar o‘tkazuvchanlik elektronlari deb
aytiladi. Ular yarim o‘tkazgichni elektr o‘tkazuvchanligiga sabab bo‘lib, elektronli
elektr o‘tkazuvchanligi deyiladi.
+4 – Tugundagi atomlar
+ - elektronlar
+ - teshiklar
Valentli elektronni atomdan uzib olish va uni harakatlanuvchi holatiga keltirish
uchun beriladigan eng kam energiya miqdori ∆E panjarani tuzilishiga bog‘liq
bo‘ladi va yarim o‘tkazgichning parametri hisoblanadi
Kristal bo‘yicha harakatlanuvchi elektronlar energiyasi ba’zi miqdorlar
chegarasida yotadi, boshqacha qilib aytgada, elektronlar energetik darajalarini
butun zonasini egallaydi va o‘tkazuvchanlik zonasi deb ataladi. Valentli
elektronlarning energetik holati ham valentli deb ataluvchi zonani tashkil etadilar.
Valentli zonaning maksimal qiymati va o‘tkazuvchanlik zonaning minimal qiymati
oralig‘ida energetik zonada elektronlar bo‘lishi mumkin emas; bu taqiqlangan zona
deb ataladi. Taqiqlangan zonaning eni ∆Ega valentli elektronni bo‘shatib olish
uchun zarur bo‘lgan energiyani aniqlaydi, ya’ni yarim o‘tkazgich atomining
ionizatsiyalash energiyasidir. Shunday qilib, energetik nuqtai nazaridan atomdan
valentli elektronni uzib olinishi va uni o‘tkazuvchanlik elektroniga aylanishi
elektronlarni valent zonadan o‘tkazuvchanlik zonasiga olib tashlashga to‘g‘ri
keladi.
Valentli bog‘lama uzilganda va elektroni atomdan panjaraga ketganda
to‘ldirilmagan bog‘lama hosil bo‘ladi, unga miqdori bo‘yicha elektron zaryadiga +
e teng bo‘lgan kompensatsiyalanmagan musbat zaryadga xos to‘ldirilmagan
bog‘lamga qo‘shni bog‘lamlardan valentli elektronlar oson o‘tishi sababli, bunga
kristalldagi issiqlik xarakati yordam beradi, bunda valentli elektron tashlab ketgan
o‘rni (teshik deb nomlanib) panjarada xaotik ravishda xarakatlanadi. Tashqi
maydon mavjudligida teshik ham maydon tahrir qilish yo‘nalishida harakatlanadi,
bu esa musbat zaryadni olib o‘tishiga, ya’ni elektr tokiga to‘g‘ri keladi.
Yarim o‘tkazgich bunday ko‘rinishidagi elektr o‘tkazuvchanligi teshikli elektr
o‘tkazuvchanlik deb aytiladi. Yuqorida ko‘rilgani esa elektronli o‘tkazuvchanlik
deb aytilardi, unda bo‘sh elektronlar sababchi edi.
Panjara tugunlarida faqat o‘zining atomlariga ega bo‘lgan yarim o‘tkazuvchini
xususiy o‘tkazuvchisi deb atashga qabul qilingan; unga tegishli barcha o‘lchamlari
I indeksi bilan belgilanadi (intrinsic – xususiy, ingliz so‘zidan olingan).
Elektronikada ko‘p ishlatiladigan yarim o‘tkazgichlari kristall panjarasidagi
tugunlarda asosiy modda atomlarining bir qismi aralashmalar atomlari bilan o‘rin
almashgan bo‘ladi, ya’ni boshqa moddalarning atomlari bilan. Bunday yarim
o‘tkazgichlar aralashmali yarim o‘tkazgichlar deb ataladi. Germaniy va kremniy
uchun ko‘pincha besh va uch valentli elementlar atomlari ishlatiladi. Besh valentli
aralashmalarga fosfor, surma, margimush va boshqa uch valentliklarga-bor,
alyuminiy, indiy, galliy kiradi.
Besh valentli aralashma fosfor bo‘lganda to‘rtta valentli elektronlari qo‘shish
atomlarning to‘rt elektronlari bilan birga kovalent bog‘lamlarini tashkil etadi,
beshinchi valentli elektron esa «ortiqcha» bo‘lib qoladi. Elektronning o‘zini atomi
bilan bog‘lanish enegriyasi - ∆En valentli elektronni bo‘shatib olish uchun kerak
bo‘lgan ∆Eg energiyasidan ancha kam. Uncha katta bo‘lmagan ionlash ∆En
energiyasi tufayli, beshinchi elektronni issiqlik xarakati energiyasi hisobiga
o‘zining atomidan xona haroratida ham uzib olish mumkin. Bunda kristalli panjara
bo‘yicha xarakatlanishiga imkoni bo‘lgan bo‘sh elektron va bu elektronni
yo‘qotgan turg‘un musbatli aralashmani zaryad-atomi hosil bo‘ladi. Elektronlarini
beradigan bunday aralashmalar turi donorlar deb aytiladi, shu aralashmaga
o‘xshash kristallar esa – N-tipdagi yarim o‘tkazgichlar deyiladi.
Uchvalentli aralashmani kiritganda aralashmali atom yakunida joylashgan uch
atom bilan kovalentli bog‘lamlarni hosil qilish uchun o‘zining uch valentli
elektronlarini beradi. to‘rtinchi atomi bilan bog‘lama to‘ldirilmagan bo‘lib qoladi,
lekin unga qo‘shni bog‘lamlardan valentli elektronlar ancha oson o‘tishi mumkin.
Valentli elektronni to‘ldirilmagan bog‘lamaga o‘tishida qo‘shilgan ortiqcha
elektron bilan aralashmali atom panjarada turg‘un manfiy zaryad hosil qiladi;
bundan tashqari panjara bo‘yicha xarakatlanadigan va yarimo‘tkazgichni teshikli
o‘tkazuvchanligini kelib chiqaradigan panjarada teshik paydo bo‘ladi.
Elektronlarni ushlab oluvchi bunday ko‘rinishidagi aralashmalar akseptorli
deyiladi, akseptor aralashmali kristall esa-P-tipdagi yarim o‘tkazuvchi deyiladi.
|
