D. R. Djurayev, A. A. Turayev, sh sh. Fayziyev, B. A. Hikmatov

Yarimo’tkazgichlarning xususiyatlari
.
Zamonaviy elektronika qurilmalari 
yarimo’tkazgichli materiallardan tayyorlanadi. Yarim o’tkazichlar kristall, amorf 
va suyuq bo’ladi. Odatda yarim o’tkazgichlarga solishtirma elektr o’tkazuvchanligi 
s metallar va dielektriklar oralig’ida bo’lgan yarim o’tkazgichlar kiradi (ularning 
nomi ham shundan kelib chiqqan). Xona temperaturasida ularning solishtirma 
elektr o’tkazuvchanligi 

=
ni tashkil etadi. Metallarda 

=
, 
dielektriklarda 
esa 

=
. 
Yarimo’tkazgichlarning asosiy xususiyati shundaki, temperatura ortgan sari 
ularning solishtirma elektr o’tkazuchanligi ham ortib boradi, metallarda esa 
kamayadi. Yarimo’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi yorug’lik bilan 
nurlantirish 
va 
hatto 
juda 
kichik 
kiritma 
miqdoriga 
bog’liq. 
Yarimo’tkazgichlarning xossalari qattiq jism zona nazariyasi bilan tushuntiriladi.

---

81 
4.1-rasmda dielektrik, yarimo’tkazgich va metall o’tkazgichlarning (0 K 
temperaturada) energetik diagrammalari farqi keltirilgan. 
4.1-rasm. Dielektrik, yarimo’tkazgich va metall o’tkazgichlarning (0 K 
temperaturada) energetik diagrammalari. 
Taqiqlangan zona kengligi barcha dielektriklarda turlicha bo’lib, 8 eV gacha 
yetishi mumkin. Mikrozarralarning harakati kvant mexanika qonunlariga 
bo’ysunadi. Masalan, atomdagi bog’langan elektronlarda energiya faqat aniq, 
kvantlangan qiymatlar olishi mumkin. Qattiq jismda bu energiya sathlari 
taqiqlangan energiya sohalari bilan ajralgan zonalarga uyushadi. Pauli prinsipiga 
ko’ra, elektronlar pastki sathda yig’ilib qolmay, turli energiya sathlarida 
joylashadi. Buning natijasida zonadagi barcha energiya sathlari to’ldirilishi 
mumkin. Bunday qattiq jism dielektrik bo’ladi. Bundagi elektron energiyasini faqat 
birdaniga eng oxirgi kattalikkacha (taqiqlangan soha kengligicha, yoki, odatda 
aytilishicha energiya tirqishigacha) o’zgartirish mumkin. Shuning uchun 
dielektrikdagi elektronlar elektr maydonida tezlasha olmaydi va nolinchi 
temperaturada (issiqlik uyg’otishlar bo’lmaganda) o’tkazuvchanlik nolga teng 
bo’ladi (qarshilik cheksizdir). 
Metallarda, aksincha, energiyaning yuqorigi to’lgan sathi zona ichida yotadi, 
elektronlar energiyasi deyarli uzluksiz o’zgarishi mumkin va elektr maydon tok

---

82 
hosil qiladi. Elektronlarning maydon bo’ylab tartiblangan harakatiga intensiv 
tartibsiz harakat qo’shiladi. Elektronlarning maksimal energiyasi ularning 
konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Tipik metallarda bu kattalik elektron-volt 
tartibidadir. Bu energiyaga mos temperatura ~ 
K. Shu sababli hatto absolyut 
nol haroratda ham metalldagi elektronlarning bir qismi keskin harakatlanadi va 
g’oyat yuqori effektli temperaturaga ega bo’ladi. 
Yarimo’tkazgich — kichik energiya tirqishiga ega bo’lgan dielektrik. 
Issiqlik harakati elektronlarni erkin zonaga (uni to’lgan valent zonadan farqli 
ravishda o’tkazuvchanlik zonasi deyiladi) «uloqtirib» chiqargandan so’ng, u yerda 
ular elektr maydonda tezlashadi. Shu sababli, odatda yarimo’tkazgichlar
temperaturaga keskin bog’liq bo’lgan kichik o’tkazuvchanlikka ega bo’ladi. 
Yarimo’tkazgich o’tkazuvchanligiga, shuningdek, maxsus kirishmalar kiritish 
orqali ta’sir ko’rsatish mumkin. Yarimo’tkazgich kristallar murakkab elektron 
yarimo’tkazgich asboblar, jumladan integral sxemalar deb ataladigan asboblar 
yaratish imkonini beradi. Hozirgi paytda shunday integratsiya darajasiga 
erishilganki, millionlab alohida elementlar 1
yuzada joylashishi mumkin. 
Bunday qurilma xuddi yagona kristallni hosil qiladi va shuning uchun ham 
texnikaning yangi sohasini bejiz qattiq jism elektronikasi deyishmaydi
. 
Yarimo’tkazgichlar 
- 
elektr 
tokini 
yaxshi 
o’tkazuvchi 
moddalar 
(o’tkazgichlar, asosan metallar) va elektr tokini amalda o’tkazmaydigan moddalar 
(izolyatorlar yoki dielektriklar) orasidagi oraliq vaziyatni egallagan moddalar sinfi. 
Yarimo’tkazgichlarning xossalari va xarakteristikalari ularning tarkibidagi 
kirishmalarning mikroskopik miqdoriga kuchli bog’langandir. Yarimo’tkazgich 
tarkibidagi kirishma miqdorini protsentning o’n millionli ulushlaridan to 0,1-1 % 
gacha o’zgartirib, uning elektr o’tkazuvchanligini millionlarcha marta oshirish 
mumkin. Yarimo’tkazgichlarning boshqa bir muhim xossasi shundaki, ularda 
elektr tokini o’tkazishda faqat manfiy zaryadlar - elektronlar emas, balki (qiymati 
elektron zaryadiga teng) musbat zaryadlar - kovaklar ham qatnashadi.

---

83 
Misol uchun yarim o’tkazgichning tipik vakili bo’lgan germaniyni qaraylik. 
Uning tartib nomeri 32 va to’rtta elektron qobig’i mavjud: 1-qobig’ida 2 ta; 2-
qobig’ida 8 ta, 3-qobig’ida 18 ta, 4-qobig’ida esa 4 ta elektron joylashgan. Uchta 
ichki qobiqdagi elektronlar turg’un bo’lib, kimyoviy reaksiyalarda ishtirok 
etmaydi. Oxirgi to’rtinchi qobiqdagi elektronlar esa atom yadrosi bilan juda 
kuchsiz bog’langan. 
Aynan shu elektronlar elementning boshqa atomlarning nechtasi bilan 
kimyoviy bog’lanishga kira olish qobiliyatini ko’rsatib mazkur elementning 
valentligini aniqlaydi. Shuning uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi 
yoki valentli elektonlar deyiladi. Tashqi qobiqda to’rtta elektroni mavjud bo’lgan 
germaniyning valentligi to’rtga teng. Mazkur atomga boshqa atomlar 
yaqinlashganida valent elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan oson 
ta’sirlashadi va kimyoviy bog’lanish hosil qiladi. Atom qobig’iga ma’lum energiya 
berilganda atomning ionlashuvi ro’y berishi mumkin. Aynan so‘nggi qobiqdagi 
elektronni ozod qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi. Germaniy, kremniy 
va yarim o’tkazgichlarning boshqa bir qancha vakillari kristall moddalar 
hisoblanadi. Ularning atomlari ma’lum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan bo’ladi. 
Agar hech qanday kirishmalar mutlaqo bo’lmagan ideal yarimo’tkazgich 
kristallni olsak, uning elektr tokini o’tkazish xususiyati xususiy elektr 
o’tkazuvchanlik deb ataluvchi kattalik bilan aniqlanadi. Kimyoviy jihatdan toza 
yarim o’tkazgichlar xususiy yarim o’tkazgichlar deb ataladi. Ularga bir qator 
kimyoviy toza elementlar (germaniy-Ge, kremniy-Si, selen-Se, tellur-Te) va
kimyoviy birikmalar (galliy arsenidi– GaAs, indiy arsenidi-InAs, indiy antimonidi 
- InSb, Karbid kremniy-SiC va xokazolar) kiradi. 
Yarimo’tkazgich kristallda atomlar tashqi elektron qobig’i elektronlari 
yordamida o’zaro bog’langan. Atomlarning issiqlik tebranishlari vaqtida issiqlik 
energiyasi bog’lanish hosil qiluvchi elektronlar orasida notekis taqsimlangan 
bo’ladi. Ayrim elektronlar o’z atomidan «uzilib ketish» va kristallda erkin ko’cha 
olish imkonini beradigan yetarli miqdordagi issiqlik energiyasiga ega bo’lib olishi 

---

84 
mumkin (boshqacha aytganda, ular o’tkazuvchanlik zonasiga o’tadi). Elektronning 
bunday «uzilib ketishi» atomning elektr neytralligini buzadi, unda «ketib qolgan» 
elektron zaryadiga miqdoran teng musbat zaryad vujudga keladi. Elektrondan 
bo’shab qolgan bu holatni kovak deyiladi. Bo’sh holatni (vakant joyni) qo’shni 
bog’lanishdagi elektron egallashi mumkin bo’lgani sababli kovak ham kristall 
ichida ko’chib yura oladi va u musbat zaryadli tok tashuvchilik vazifasini o’taydi. 
Tabiiyki, bunday sharoitda elektronlar va kovaklar teng miqdorda vujudga keladi 
va bunday ideal kristallning elektr o’tkazuvchanligini ham musbat, ham manfiy 
zaryadlar bir xilda belgilaydi. 
Agar asosiy yarimo’tkazgich atomi o’rniga tashqi elektronlar qobig’ida 
asosiy yarimo’tkazgich atomiga nisbatan bitta elektron ortiq bo’lgan kirishma 
atomi joylansa, u holda bunday elektron kristalldagi atomlararo bog’lanish tashkil 
qilish uchun kerakmasdek, o’z atomi bilan zaif bog’langandek bo’lib qoladi. Uni 
o’z atomidan ajratib yuborish va erkin elektronga aylantirish uchun yakka atomdan 
ajratish uchun kerak bo’ladiganidan o’nlarcha marta kam energiya yetarlidir. 
Bunday kirishmalarga donor kirishmalar, ya’ni “ortiqcha” elektron beradigan 
kirishmalar deyiladi. (4.2 a-rasm) 
Elektronidan ajralgan kirishma atomi, tushunarliki, musbat zaryadlanadi, 
ammo bu holda kovak paydo bo’lmaydi, chunki faqat atomlararo to’lmagan 
bog’lanishdagi elektron vakansiyasi kovak bo’la oladi, mazkur holda esa barcha 
bog’lanishlar to’ldirilgan. Bu musbat zaryad o’z atomi bilan bog’langanligicha 
(harakatsiz) qoladi vae lektr o’tkazish protsessida qatnasha olmaydi. 
Yarimo’kazgichga tashqi elektronlar qobig’ida asosiy modda atomiga nisbatan 
kamroq elektron bo’lgan kirishma kiritilsa, u to’lmagan bog’lanishlar, ya’ni 
kovaklar paydo bo’lishiga olib keladi. Yuqorida aytilganidek, bu vakansiyani 
qo’shni bog’lanishdagi elektron egallashi mumkin bo’lib, bunda kovak kristall 
bo’yicha erkin ko’chish imkonini oladi. Elektronni “qabul qiluvchi” bunday 
kirishmalarga akseptor kirishmalar deyiladi. (4.2 b -rasm) 

---

85