Elektronika va asbobsozlik

16-MA’RUZA.


Mavzu: Yarimo‘tkazgich materiallar ge, si.


REJA:

1. 
   Elektr xossalari.
   
2. 
   Yarim o‘tkazgich materiallar.
   

Tayanch so‘zlar va iboralar:

Elektr o‘tkazuvchanlik, xususiy elektr o‘tkazuvchanlik, germaniy, kremniy, selen, gomliy arsenidi, amorf yarim o‘tkazgichlar.

Yarim o‘tkazgichlar elektr o‘tkazuvchanligi jixatidan metall o‘tkazgichlar bilan dielektriklar orasidagi oraliq o‘rinda turadi. Masalan, metall o‘tkazgichlarning solishtirma o‘tkazuvchanligi 10⁶-10⁸ sm/m bo’lsa, yarim o‘tkazgichlarniki 10^-8 – 10⁶ Sm/m, dtelektrikniki esa 10^-18 – 10^-8 Sm/m ni tashkil etadi. Bundan tashqari, xamma metall o‘tkazgichlar temperatura ortishi bilan uzining o‘tkazuvchanligini kamaytiradi, dielektriklar esa orttiradi.

O‘tkazgichlar tarkibi juda kup mikdorda erkin elektronlar mavjud, sof yarim o‘tkazgichlarda esa bunday elektronlar kup emas. Bunga sabab shuki, yarim o‘tkazgichlardagi valent elektronlar uz atomlari bilan bog‘langan, ya’ni erkin emas. Yarim o‘tkazgichlarning yana bir xususiyati – ulardan o‘tuvchi tok miqdori tashqi ta’sirlar: qizish, nurlanish va aralashmalar qo‘shilishi ta’sirida katta oraliqda o‘zgarishi va hosil bo‘lishi mumkin. Bu yarim o‘tkazgichdagi valent elektronlar energiyasini kupaytiradi, elektronlarni uz atomlarida ajralishlariga imkon beradi va qo‘yilgan tashqi kuchlanish ta’sirida yo‘nalishli ko‘chishga olib keladi, ya’ni ular tok tashuvchi bo‘lib qolishi mumkin.

32-rasm

Yarim o‘tkazgich temperaturasi qancha yuqori yeki unga tushaetgan nurlanish qancha kuchli bo‘lsa, unda erkin elektronlar shuncha ko‘p, demak, undan o‘tuvchi tok shuncha ko‘p bo‘ladi. Natijada yarim o‘tkazgichda elektron o‘tkazuvchanlik yeki n tip elektr o‘tkazuvchanlik paydo bo‘ladi. Bunda ozod bo‘lgan elektronlar yarim o‘tkazgichning uz atomlariga tegishli, shu sababdan bunday elektr o‘tkazuvchanlik xususiy o‘tkazuvchanlik deb ataladi.

Elektronini yuqotgan yarim o‘tkazgich atomlari musbat zaryadlangan ionlarga aylanadi, ular uz urinlarida maxkam turaveradi va kucha olmaydi. Atomning elektron tashlab ketgan tashkil orbitasidan joy teshik deb ataladi, unga kushni atomdan ajralib chikkan boshka elektron kelib utirishi mumkin. Elektronning bunday sakrab yurishi natijasida kushni atomda xam shunday tekshik xosil bo‘ladi, ya’ni u atom musbat zaryadlangan ionga aylanib qoladi.
Agar yarim o‘tkazgichga elektr kuchlanishi qo‘yilsa, elektronlar bir yunalishda bir atomdan boshka atomga kucha boshlaydi, teshiklar esa unga karama-karshi yunalishda paydo bo‘la boshlaydi. Teshiklarni elektronga teng mikdorda musbat zaryadlangan zarracha deb atom qabul qilingan. Teshiklarning elektronlar ko‘chishiga qarama-qarshi yo‘nalishda tuyilma ko‘chishi tekish toki deb ataladi. Yarim o‘tkazgichning teshik toki bilan bog‘lik bulgan elektr o‘tkazuvchanligi teshikli o‘tkazuvchanlik yeki R tip o‘tkazuvchanlik deb ataladi.
Shunday kilib, elektronlarning bir tomonga, teshiklarning qarama-qarshi tomonga ko‘chishi yarim o‘tkazgichning xususiy elektr o‘tkazuvchanligi belgilaydi, chunki tok tashuvchilar (elektronlar va teshiklar) yarim o‘tkazgichning uz atomlariga tegishlidir. Bu xolda umumiy tok I_e va teshik tok I_t lar yigindisidan tashkil topadi, ya’ni


I = I_e + I_t (16.1)
Yarim o‘tkazgich xususiy elektr o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lsa, elektronlar soni N_e va teshiklar soni N_t teng bo‘ladi. Birok I_e > I_t chunki elektronlarning xarakatchanligi teshiklarnikidan yuqori. Tok tashuvchining xarakatchanligi elektronning ko‘chish tezligi υ_e yeki teshikning kuchish tezligi υ_t ning yarim o‘tkazgichdagi elektr maydon kuchlanganligi Ye ga nisbatidan iborat. U xolda elektronning xarakatchanligi μ_e = υ_e/Ye; teshikning xarakatchanligi μ_t = υ_t/Ye. Shunday qilib, xarakatchanlik elektron yeki teshik Ye = 1 V/sm da 1 s vakt ichida qancha yo‘l o‘tirishini ko‘rsatadi. Bayon qilinganlarni nazarda tutib elektron va teshik toklari uchun ushbu ifodalarni yezish mumkin: