Elektronika va sxemotexnika

1.2. Yarim o‟tkazgichlarni fizik va kimyoviy xossalari 
 
Yarim o‗tkazgichlar va dielektriklar fizikasi hozirgi zamon fizikasining eng asosiy 
qismi  bo‗lib,  uning  yutuqlari  asosida  asbobsozlik,  radiotexnika  va 
mikroelektronika sohalari rivojlanadi. Yarim o‗tkazgichlar elektr o‗tkazuvchanligi 
bo‗yicha metallar bilan dielektriklar oralig‗idagi moddalar guruhiga kiradi va T=0 
da  ularning  valent  zonasi  elektronlar  bilan  band  bo‗lib  taqiqlangan  zonasining 
kengligi katta  emas  (

1eV). Atom elektron buluti bilan o‗ralgan yadrodan tashkil 
topgan. 
Yarim  o‗tkazgichlarga  shunday  materiallar  kiradiki,  ularning  xona  haroratidagi 
solishtirma elektr qarshiligi 10
-5
 dan 10
10 
 om sm gacha bo‗ladi. (yarim o‗tkazgichli 

---

 
 
13 
13 
texnikada  1  sm
3
  hajmdagi  materialning  qarshiligini  o‗lchash  qabul  qilingan). 
Yarim o‗tkazgichlar soni metall va dielektriklar sonidan ortiq, juda ko‗p hollarda 
kremniy,  arsenid  galliy,  selen,  germaniy,  tellur  va  har  xil  oksidlar,  sulfidlar  va 
karbidlar kabi yarimo‗tkazgich materiallardan foydalaniladi.  
Yarim  o‗tkazgich  materiallarining  elektrofizik  xususiyatlarini  o‗rganish  asosida 
yangi  fizik  asboblar  yaratish  imkoniyati    tug‗iladi.  Ayniqsa,  qattiq  jismlar 
fizikasining  yarim  o‗tkazgichlar  fizikasi qismini o‗rganadigan  materiallar  asosida 
hozirgi zamon talablariga javob beradigan fizik  asboblar va qurilmalar yaratiladi. 
 
Elementar yarim o‗tkazgich bo‗lgan kremniy va germaniy elementlaridan, 
shuningdek    murakkab  strukturali  yarim  o‗tkazgichlar  xususiyatlarini  o‗rganish, 
ularning tashqi ta‘sir ostida xususiyatlari o‗zgarishini kuzatish orqali ham kerakli 
xossalarga ega bo‗lgan asboblar yaratish imkoniyati tug‗iladi. 
 
Ayniqsa, kremniy elementi kristallidan asbobsozlik va mikroelektronikada 
juda ko‗p qo‗llaniladi. Shuning uchun ham bu elementning elektrofizik, mexanik, 
optik  va  boshqa  xususiyatlarini  o‗rganish  katta  ahamiyatga  egadir.  Tashqi  ta‘sir: 
nurlanish,  bosim,  deformasiya  va  boshqa  ta‘sirlarda  kremniyning  xususiyatlari 
o‗zgarishini o‗rganish dolzarb muammodir. 
 
Yarim  o‗tkazgich  bo‗lmish  kremniyda  erkin  zaryad  tashuvchilar 
(elektronlar  va  kovaklar)  konsentrasiyasi  (p,r),  harakatchanlik  (Mr,Mp)  ni 
o‗lchashning bir qancha usullari mavjud. U yoki bu usulning qo‗llanilishi ularning 
meterologik  tavsifiga,  o‗lchanayotgan  kattaliklarni  tushuntirish  ma‘lumotlarga 
boyligi,  o‗lchash  usullarining  fizik  asoslari,  namunaning  elektrofizik  xossalari, 
geometrik  shakli  va  o‗lchamlariga  bog‗liq.  Bularning  hammasi  Xoll  effektiga 
asoslangan  usuldir.  Bu  usul  bilan  kremniy    namunasidan  pm
p 
ni  o‗lchashdan
 
tashqari, elektr
 
o‗tkazuvchanligini ham aniqlash mumkin. 
 
Kremniy  Si  (Silicimin)  Mendeleyev  davriy  sistemasidagi  IV-gruppa 
elementi,  atom  nomeri  14,  atom  massasi  28,0856  bo‗lib,  metallmaslar  guruhiga 
kiradi. Binobarin, uning  yakka  atomida  14  ta elektroni  bo‗lib,  10 tasi  mustahkam 
ichki qobig‗da 5 ta sathni to‗ldirgan, qolgan 4 tasi ikkita tabiiy kremniy 3ta stabil 
izotopdan 
28
14
 
Si  (92,28  %), 
29
14
  Si  (4,67  %),
  30
 
14
  Si  (3,05%)  va  ikkita  radiaktiv 
izotopi 
27
 
14
 Si (

+
 , 4.9s), 
31
 
14
 Si(

-
, 170 min) dan iborat. 
 
Elektron strukturasi – 1S
2
 2S
2 
2P
6 
3S
2 
3P
2
 ga teng. 
 
Kremniy  Si  atomining  kristalli  kimyoviy  radiusi  0,134  nm,  Si
+4
  ionining 
radiusi  0,039  nm.  Kremniy  Si  tomonlari  markazlashgan  kub  fazoviy  panjara 
shaklida  kristallashadi  va  bu  kubning  panjara  doimiysi 

=0,54304  nm. 
Kremniyning zichligi -2,328 g/sm
3
 , erish temperaturasi  1415
0
S, issiqlik sig‗imi  - 
20,1kj/mol∙K, erish issiqligi-49,8 J/m∙Mol, bug‗lanish issiqligi -355 kj/mol. 
 
Yarim o‗tkazgichli kremniy kristallarni  o‗stirishda foydalaniladigan ba‘zi 
bir muhim usullari ustida qisqacha to‗xtab o‗tamiz. 
 
Dastlab toza kremniyni uning birikmalaridan ajratib olish kerak. Buning bir 
necha  usullari  mavjud.  Kremniy  tetraxloridi  SiCI
4 
ni  yuqori  haroratda  Zn 
yordamida tiklash yo‗li bilan undan ancha toza kremniy Si ajratib olish mumkin: 
SiCI(gaz)|+2Zn(gaz)

 Si(qattiq )+ 2ZnCI
2
(gaz) 

---

 
 
14 
14 
 
Kremniy  tetroxloridi  SiCI
4
  ni  vodorod  yordamida  tiklash  oldingi  usulga 
nisbatan  yana  ham  toza  kremniy  olish  imkonini  beradi.  Bu  reaksiya    1050
0
  S    - 
1100
0
 S da amalga oshadi.  
 
 
SiCI
4
+2N
2

Si +3NCI 
 
Trixlorsilan  Si  NCI
3
  ni  vodorod  yordamida    tiklash  usuli  ham  yuqori 
haroratda (1000-1100
0
 S) kechadi .  
 
 
Si NCI
3
+ N

 2Si+3NCI 
 
Kremniy  ajratib  olishning  bu  usullari  yetarli  darajadagi  tozalik-ni  bera 
olmaydi, unda ko‗pdan  ko‗p va xilma- xil kirishmalar qoladi.  
 
Yarim  o‗tkazgichli  materialni  parallellopiped  shaklida  qirqib  olinadi  va 
uning  sirtiga  qo‗yilgan  elektrodlar  orqali  o‗zgarmas  tok  o‗tkaziladi.  Buning 
natijasida    yarim  o‗tkazgich  ichida  zaryadli  zarralarning  tartibli  harakati  yuz 
beradi.  Tok  o‗tayotgan  sirtlarga    perpendikulyar  yo‗nalishda  o‗zgarmas  magnit 
maydoni qo‗yiladi va har xil ishorali zaryadli zarralar ushbu maydon ta‘sirida o‗z 
harakat  yo‗nalishlarini  o‗zgartiradi.  Natijada  parallellopiped  shaklidagi    yarim 
o‗tkazgichning qarama-qarshi sirtlarida musbat va manfiy ishorali zaryadli zarralar 
yig‗ilib  qoladi  va  bu    sirtlar  orasida  potensiallar  farqi  yuzaga  keladi.  Bizga 
ma‘lumki,  o‗zgarmas  magnit  maydonida  harakat  qilayotgan  zaryadli  zarrachaga 
maydon Lorens kuchi bilan ta‘sir etadi: