Yarimo'tkazgichlarda xususiy o'tkazuvchanlik. Aralashmali o'tkazuvchanlik haqida umumiy ma'lumot

10-sinf fizika darsligi asosida 43-mavzu: Tabiatda shunday moddalar borki, ularning birlik hajmda elektronlar soni o'tkazgichlarga nisbatan kam, lekin izolyator (dielektrik)larga nisbatan ko'p. Shu sababli bunday moddalarni yarimo'tkazgichlar deb ataldi. Yarimo'tkazgich moddalarda temperatura ortishi bilan ularning solishtirma qarshiligi kamayadi. Juda past temperaturalarda yarimo'tkazgich modda dielektrik bo'lib qoladi. Metallarga yorug'lik ta'sir etganda ularning elektr o'tkazuvchanligi deyarli o'zgarmaydi. Yarimo'tkazgichga yorug'lik tushirilganda ularning elektr o'tkazuvchanligi ortadi. Shunday qilib, yarimo'tkazgichlarning asosiy farqli tomonlari quyidagilardan iborat: elektr o'tkazish qobiliyatiga ko'ra metallar bilan dielektriklarning oraliq holatini egallaydi; isitilganda va yorug'lik tushirilganda solishtirma qarshiligi kamayadi. Yarimo'tkazgich xususiyatiga ega bo'lgan elementlarga germaniy, kremniy, tellur, selen va h.k.lar kiradi. Sizga kimyo fanidan ma'lumki, kimyoviy elementlar atom tuzilishi va xususiyatiga ko'ra, D. I. Mendeleyevning davriy jadvalida yarimo'tkazgich elementlar asosan II, IV va V guruhlarda joylashgan. Yarimo'tkazgichlarning tuzilishi. Xususiy o'tkazuvchanlik Yarimo'tkazgichlarda elektr tokining tabiatini tushunish uchun, ularning tuzilishini bilish kerak. Buning uchun tarkibida hech qanday chet moddalar bo'lmagan toza kremniy kristalini qaraylik. Siz 9-sinfda atom tuzilishi bilan tanishgansiz. Unda atomda elektronlar qobiq-qobiq bo'lib joylashishini ham bilib olgansiz. Kremniy atomida elektronlar qavatlar bo'yicha joylashganda uning eng tashqi qobig'ida to'rtta elektroni joylashadi. Qo'shni atomlar bir-birini shu elektronlar vositasida tutib turadi. Har bir atom qo'shni atom bilan o'zining bitta elektroni orqali bog'lanadi. Natijada ikkita atom o'zaro ikkita elektron orqali bog'lanadi. Bunday bog'lanishni kovalent bog'lanish deyiladi. Kovalent bog'lanishda qatnashayotgan elektronlarni valent elektronlar deb ham yuritiladi. Demak, valent elektronlar butun kristall atomlariga tegishli bo'ladi. Elektron o'tkazuvchanlik. Past temperaturalarda juft elektronlar hosil qilgan bog'lanish kuchli bo'lib, uzilmaydi. Shu sababli past temperaturalarda kremniy elektr tokini o'tkazmaydi. Temperatura ko'tarilganda valent elektronlarning kinetik energiyasi ortadi. Ayrim bog'lanishlar uzila boshlaydi. Ulardan ayrimlari borib-kelib, yurgan yo'lidan chiqib, metalldagi kabi erkin elektronga aylanadi. Mazkur elektronlar elektr maydoni ta'sirida yarimo'tkazgich bo'ylab ko'chadi va elektr tokini hosil qiladi (9.5-rasm). Erkin elektronlarning ko'chishi tufayli yarimo'tkazgichda tok hosil bo'lishiga elektron o'tkazuvchanlik yoki qisqacha n-turdagi o'tkazuvchanlik (lotin. negativus - manfiy) deyiladi. Kovakli o'tkazuvchanlik. Kovalent bog'lanishda qatnashgan elektron chiqib ketgan joyda kovak hosil bo'ladi. Neytral atomdan manfiy zaryadli elektron chiqib ketgan joy musbat zaryadga ega bo'ladi. Bo'sh kovakni kovalent bog'lanishdagi boshqa elektron kelib berkitadi. Lekin endi kovak boshqa joyda paydo bo'ladi. Shunday qilib, elektronning bir joydan ikkinchi joyga ko'chishida, kovaklarning ham nisbatan ko'chishi ro'y beradi. Elektr maydoni bo'lmaganda elektronlarning va shunga mos kovaklarning ko'chishi tartibsiz bo'ladi. Elektr maydoni qo'yilganda erkin elektronlar bir tomonga, kovaklar ikkinchi tomonga ko'chadi. Xuddi shunday yarim o'tkazich boshida hosil bo'lgan kovakka qo'shni atomdan elektronning sakrab o'tishida musbat zaryadli kovak o'tkazgichning oxiri tomon siljiydi (9.6-rasm). Bunday o'tkazuvchanlikni ...