Elektronika va asbobsozlik

Yarim o’tkazgichlarning elektr utkazuvchanlik tabiati.
Yarim o’tkazgichlarda zaryad tashuvchilar tartibsiz xarakatda bulgan-ligi uchun, ixtiyoriy yunalishni olaylik, shu yunalishdagi zaryad tashuvchilarning soni va urtacha tezligi boshka yunalishlardagilar bilan bir xilda buladi. Ya’ni elektr maydoni nolga teng bulgan vaktda xamma yunalishdagi zaryad tashuvchilar tezliklar buyicha bir xil taksimlangan-dir. Agar elektr maydoni E noldan farkli bulsa, tezliklar buyicha bulgan simmetrik taksimot buziladi, natijada elektr maydon kuchi ta’siri yunalishida zaryad tashuvchilarning urtacha tezligi boshka yuna-lishlardagiga karaganda katta bulib, shu kuch yunalishida zaryad kucha boshlaydi, ya’ni yarim utkazgichda elektr toki xosil buladi.

Yarim utkazgichlarda zaryad tashuvchilarni erkin zaryad tashuvchilar deb olish uchun ularning massasi urniga effektiv massasini olishimiz kerak, chunki yarim utkazgichlarda utkazuvchanlik zonasidagi elektronlar va valentlik zonasidagi teshiklar erkin xarakat kila olmaydi. Ular xamma vakt kristall panjaraning davriy maydoni ta’sirida buladilar. Shuning uchun zaryad tashuvchilarning xakikiy massasi urniga effektiv massasini olsak, kristall panjara davriy maydon ta’sirini xam xisobga olgan bulib, elektron va teshikni erkin zaryad tashuvchilar deb karasak xato kilmaymiz.
Yarim utkazgich tashki maydon ta’sirida bulsa, zaryad tashuvchiga ta’sir etayotgan kuch
F = yeE = m*a (8.1)
buladi, bu yerda a- zaryad tashuvchining maydon yunalishidagi olgan tez-lanishi. U bu tezlanishni bir urilish bilan ikkinchi urilish orasida oladi. Shuning uchun shu ikki urilish orasidagi tezlikning uzgarishiga ketgan vaktni τ desak,
Δυ = ατ, (8.2)
u xolda
Δυ = (8.3)
Bu tezlikda zaryad tashuvchilarning ikkinchi urilish vaktida olgan kushimcha tezligi desak buladi. Chunki, zaryad tashuvchilar bilan ionlarning uzaro urilishi xaotik xarakterga ega bulganligi uchun xar bir urilishdan urtacha tezligi nolga teng buladi. Shuning uchun kup sonli zaryad tashuvchilarning bir urilishi bilan ikkinchi urilish orasidagi maydon yunalishida olgan urtacha tezligi
(8.4)
orkali aniklanadi. Tok zichligi esa

Bundan
(8.5)
Agar τ = ( erkin yugurish yuli) ekanligi xisobga olsak,
(8.6)
Bundagi kattalik zaryad tashuvchilarning xarkatchanligi deb yuritiladi.
(8.6) Ifodadan kurinadiki, yarim utkazgichlarning elektr utkazuv-chanligi zaryad tashuvchilar konsentratsiyasiga, erkin yugurish yuliga, effektiv massasiga va issiklik tezligiga boglik bular ekan.
Yukorida yarim utkazgichlarning elektr utkazuvchanligi uchun keltirib chikarilgan (8.6) ifoda klassik elektrodinamika asosida olindi. Lekin kvant mexanikasi nuktai nazaridan xisoblash xam (8.6) ning kurinishini uzgartirmaydi.
Kvant mexanikasi kursatadiki, ideal kristallarda erkin yugurish yuli cheksizga teng bulishi kerak. Afsuski, tabiatda ideal kristallar uchramaydi. Shuning uchun xar xil sabablarga kura kristallarning ideallikdan ogishi unda elektron erkin yugurish yulining chekli kiymatga ega bulishiga olib keladi. Boshkacha kilib aytganda, kristall panjara nuksonlari zaryad tashuvchilarning sochilishiga, ya’ni zaryad tashuvchi-larning tartibli xarakatiga karshilik kursatishiga sabab buladi.
Yarim utkazgichdagi nuksonlar zaryad tashuvchilar xarakatchanligi-ning kamayishiga olib kelsa xam, ular konsentratsiyaning ortishiga sabab bulishi mumkin. Biz oldingi paragraflarda kurdikki, aralashmalar yarim utkazgichlardagi elektron yoki teshiklarning konsentratsiyasini bir necha tartibga orttirib yubora oladi; Demak, nuksonlar yarim utkazgichlarning elektr utkazuvchanligini xam kamaytirishi, xam orttirishi mumkin.