Yarimo'tkazgichlar. Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi

Yarimo'tkazgichlar. Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi 1. Metallarda erkin elektronlar elektro'tkazgichda qatnashuvchi elektronlar kontsetratsiyasi amalda temperaturaga bog'liq bo'lmaydi. Hatto juda past temperaturalarda ham metallarda harakatchan elektronlarning kontsentratsiyasi etarlicha katta bo'lishi malum. Bu esa o'tkazuvchanlik elektronlarini hosil qilishda issiqlik harakati unchalik katta rol o'ynamasligini bildiradi. Metallar bilan bir qatorda o'tkazgichlarning boshqa turlari ham mavjud. Bu o'tkazgichlarda xuddi metallar kabi elektronlarning harakati natijasida elektr o'tkazuvchanlik yuzaga keladi. Ular ham birinchi klass o'tkazgichlardan, yani ularda elektr toki hech qanday ximiyaviy o'zgarishlar bilan bo'lmaydi. Biroq bunday o'tkazgichlar zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi temperaturaga juda kuchli bog'liq bo'ladi. Bularda temperatura past bo'lganda solishtirma qarshilik juda katta, yani elektr o'tkazuvchanlik juda kichik bo'ladi va ular amalda izolyator bo'ladi. Lekin temperatura ko'tarilishi bilan ularning solishtirma qarshiligi kamayib, elektr o'tkazuvchanlik oshib ketadi. Bunday moddalarni yarim o'tkazgichlar deyiladi. Ular o'zlarining elektron o'tkazgichlar ekanliklari bilan metallarga o'xshasa, bu elektr o'tkazuvchanlikning temperaturaga bog'liqligi bilan izolyatorlarga-dielektriklarga o'xshashligi bor. Masalan, kremniyda xona temperaturasida elektronlar kontsentratsiyasi 1017m-3 dan kam, uning solishtirma qarshiligi q10 Omm dan ortiq bo'lsa, Tq700 S da n~1024m-3 va q0, 001Omm gacha kamayadi, yani million (106) martadan ortiq o'zgaradi. Yarim o'tkazgichlarga kremniy, germaniy, selen kabi elementlar va mis oksidi, ko'rg'oshin sulfit RvS va boshqa ximiyaviy birikmalar kiradi. 2. Yarimo'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik elektronlarning hosil bo'lishini ko'rib chiqish uchun kremniyni misol qilib olamiz. Kremniy uchun q14 va uning atomi yadrosining zaryadi + 14e ga teng, yani atom tarkibiga 14 ta elektron kiradi. Bularning faqat 4 tasi zaif bog'langan va kremniy bilan bo'ladigan ximiyaviy reaksiyalarda qatnashadi. Shuning uchun biz kremniyni 4 ta valentli element deymiz va shu 4 ta elektronlarni valent elektronlar deyiladi. Kremniy kristall panjarasida har bir atom o'ziga yaqin to'rtta atom bilan o'ralgan ikki qo'shni atomlarning bog'lanishi valent bog'lanish yoki kovalent bog'lanish deyiladi. Kristall temperaturasi ortganida panjaraning issiqlik tebranishlari bazi valent elektronlarni bog'lanishini buzilishiga olib keladi. Natijada bir qism elektronlar o'tkazuvchanlik elektronlariga aylanadi. Tashqi elektr maydon qo'yilganda ular maydonga qarama-qarshi tomonga harakatlanadi va elektr tokini hosil qiladi; yarimo'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi oshadi. Yarimo'tkazgichlarda elektr o'tkazuvchanlikning ikkinchi mexanizmi ham yuzaga keladi. Har bir valent elektronning bog'lanishidagi uzilishi vakant o'rinni paydo bo'lishiga olib keladi, yani bo'sh o'rinlar teshikchilar hosil bo'ladi. Bu bo'sh o'rinlarga bog'langan elektronlardan birortasi o'tishi mumkin. Natijada bu atom atrofida normal bog'lanishlar yuzaga kelgan bo'lsa, ikkinchi bir joyda, yani bog'langan elektronni o'tishi natijasida ikkinchi joyda teshik bo'sh o'rin paydo bo'ladi. Yangi hosil bo'lgan o'ringa uchinchi joydagi bog'lanishdan elektron o'tishi va uning o'rnida bo'sh o'rin-teshik yuzaga keladi. Bu teshiklar xuddi musbat zaryadlar kabi harakat qiladi. Bu jarayonni yarimo'tkazgichlarda teshik ...