28-Ma’ruza Kirishmali yarim o’tkazgichlar

28-Ma’ruza
Kirishmali yarim o’tkazgichlar
Reja:

1. 
   Аралашмали ярим ўтказгичларda donor va akseptor satxlar, уларнинг электр ўтказувчанлиги.
   
2. 
   Аралашмали ярим ўтказгичлардаги заряд ташувчилар концентрацияси va Fermi satxi.
   
3. 
   Аралашмали ярим ўтказгичлар электр ўтказувчанлиги ва унинг ҳароратга боғланиши.
   

Tayanch iboralar: Ярим ўтказгичлар, концентрация, xususiy yarim o‘tkazgichlar, kristall, taqsimot funksiyalari, elektr o’tkazuvchanlik, dielektriklar, Fermi sathi,
Adabiyotlar: А-1-6, 7,8,10, Қ-1-3, 7,11,12,14


Aralashmali yarimo‘tkazgichlar, ularning elektr o’tkazuvchanligi
Hattoki yetarlicha toza bo‘lgan yarimo‘tkazgichlarda o‘zining xususiy energetik sathlarini hosil qiluvchi kirishma atomlari mavjuddir. Bu energetik sathlar, yarimo‘tkazgichning taqiqlangan sohasida valent sohasi shipi va o‘tkazuvchanlik sohasi tubidan har xil masofalarda joylashishi mumkin. Ayrim hollarda, yarimo‘tkazgichga kerakli elektrofizik xususiyatlarni berish uchun, ataylab, kirishma atomlarini kiritadilar.
Kirishma atomlarining energetik sathlarining asosiy turlarini ko‘rib chiqamiz.
Донор сатҳлар
Kremniy olmos tipidagi kristall panjaraga ega bo‘lgani uchun, bu panjarada har bir atomning to‘rtta eng yaqin qo‘shnisi bor, ular bilan 4 ta valent elektronlari orqali kovalent bog‘lanishi hosil qiladi. Kremniy panjarasining tekislikdagi shartli ravishda ko‘rinishi 4 – rasmda tasvirlangan. Faraz qilaylik, kremniy kristalida bir qism kremniy atomlari o‘rniga beshvalentli mishyak atomlari joylashtirilgan bo‘lsin. 4 ta qo‘shni atomlar bilan kovalent bog‘lanishni o‘rnatish uchun mishyak atomi 4 ta valent elektronlarini sarflaydi, beshinchi elektron bu bog‘lanishlarni o‘rnatishda qatnashmaydi.
Mish’yak atomi, dielektrik singdiruvchanligi = 12 bo‘lgan kremniy kristall panjarasi muhitida bo‘lgani uchun, 5–elektron mish’yak atomi yadrosi bilan 12 marta susaygan

4 – rasm. Donor kirishmali kremniy kristall panjarasi
bog‘lanishda bo‘ladi va mish’yak atomi maydonida o‘z harakatini davom etdiradi. Maydonning susayganligi sababli, 5 –elektron orbitasining radiusi 12 marotaba ortadi, uning mish’yak atomi bilan bog‘lanish energiyasi ² = 144 marta kamayib, Еd – 0,01 eV qiymat atrofida bo‘ladi (5 – rasm).

5 – rasm. Yarim o‘tkazgichda donor kirishma atomlarining energetik sathi
Elektronga bunday energiyani uzatganda u mish’yak atomidan uzilib kremniy panjarasida erkin harakat qilish imkoniga ega bo‘ladi, shunday qilib o‘tkazuvchanlik elektroniga aylanadi. “Sohalar” nazariyasi tili bilan bu jarayonni shunday tasavvur qilish mumkin:
Valent va o‘tkazuvchanlik sohalari orasidagi taqiqlangan sohada mish’yak atomi beshinchi elektronining energetik sathi paydo bo‘ladi (5 – rasm). Bu energetik sath o‘tkazuvchanlik sohasi tubining yaqinidaEd  0,01 eV energetik masofada joylashadi.Bunday energetik sathlarda joylashgan elektronlarga Ed – energiya uzatilsa, ular o‘tkazuvchanlik sohasiga o‘tib, o‘tkazuvchanlikda qatnashadilar, hosil bo‘lgan musbat zaryadlar qo‘zg‘olmas mish’yak atomlarida joylashgan bo‘lib, elektr o‘tkazuvchanlikda qatnashmaydilar (6 – rasm).
O‘tkazuvchanlik sohasida elektronlarni hosil qiluvchi kirishmalar donorlar deb ataladi, ularning energetik sathlari donor sathlar deb ataladi.

6– rasm. Yarim o‘tkazgichda donor atomlarining ionlashishi

Donor kirishmalarga ega bo‘lgan yarimo‘tkazgichlar, elektron yarimo‘tkazgichlar yoki n – tipdagi yarimo‘tkazgichlar deb ataladi.

Akseptor energetik sathlar
Yana faraz qilaylik, kremniy kristall panjarasidagi bir qism kremniy atomlari o‘rnini 3 valentli Bor atomlari egallagan bo‘lsin. 4 ta qo‘shni atomlar bilan kovalent bog‘lanishni hosil qilish uchun Bor atomiga bitta elektron yetishmaydi. Bu yetishmaydigan eyektronni qo‘shni kremniy atomlaridan olishi mumkin. Bu holda ham qo‘shimcha elektronni olish uchun taxminan Ea  0,01 eV energiya zarur bo‘ladi.
To‘ldirilmagan bog‘lanish kovakni eslatadi va kremniyning valent sohasida bo‘sh vakant holatni hosil qiladi. 7 – rasmda Bor kirishma atomiga ega bo‘lgan kremniyning sohaviy tuzilishi tasvirlangan.
Valent sohasi shipining yaqinida Ea  0,01 eV masofada Bor atomining elektronlar egallamagan energetik sathi joylashgan. Nisbatan yuqori bo‘lmagan temperaturalarda valent sohasidagi elektronlar bu energetik sathlarga o‘tib, Bor atomlari bilan bog‘lanish hosil qiladi va kristall panjarada harakat qilish ehtimolligini yo‘qotadilar, elektr o‘tkazuvchanlikda ishtirok etaolmaydilar.

7 – rasm. Kremniy kristall panjarasida Bor atomini joylashishi
Musbat zaryad tashuvchilar faqat valent sohasida hosil bo‘lgan kovaklardan iborat bo‘ladi.
Yarimo‘tkazgichning valent sohasidan elektronlarni tortib oluvchi kirishmalar – akseptorlar, ularning energetik sathlari – akseptor sathlar deb ataladi.Akseptorlarga ega bo‘lgan yarim o‘tkazgichlar kovakli yarimo‘tkazgichlar yoki р – tipli yarimo‘tkazgichlar deb ataladi.