Elektrotehnika va elektronika
Yüklə 7,5 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
zaryad eltuvchining
diffuziyali uzunligi (kavaklar uchun L p , elektronlar uchun L n ) deyiladi. harakat qilayotgan o‘rtacha masofasiga. Doimiy haroratda (va boshqa tashqi ta‘sirlar yo‘q bo‘lganida), kristal muvozanat holatida bo‘ladi: generatsiyalangan zaryad eltuvchi juftliklarning soni rekombinatlangan juftlarning soniga teng. Birlik miqdori bo‘yicha zaryad eltuvchilar soni, ya‘ni ularning kontsentratsiyasi solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik qiymatini aniqlaydi. Aralashmalarsiz yarimo‘tkazgich uchun elektronlar kontsentratsiyasi P e kavaklarning P i konsentratsiyasiga teng. O‘zining xususiy elektr o‘tkazuvchanligi bilan bir qatorda aralashmali o‘tkazuvchanlikka ega bo ‘lgan yarimo‘tkazgichlar aralashma tarkibli yarimo‘tkazgichlar deb ataladi. Aralashmali elektr o‘tkazuvchanlik elektronli yoki kavakli bo‘lishi mumkin. Agarda sof germaniyga (to‘rtvalentli element) beshvalentli element aralashma kiritilsa, Yarimo‘tkazgichlar, shuningdek, o‘zlarining elektr o‘tkazuvchanligi, shuningdek, ifloslanishning elektr o‘tkazuvchanligi ham kirlarni o‘z ichiga olgan Yassi o'tkazuvchanligi elektron yoki kavak bo'lishi mumkin. Agar sof germaniya (tetravalent element) aralashmasiga kiritilsa 233 16.6 – rasm. Aralashmali yarimo‘tkazgichning tarkibi. а – besh valentli mishyak aralashmali kristall panjara; б – energetik diagrammasi. Masalan, mishyakniki (yoki surmaniki, fosforniki) (16.6-rasm а tasvir), u holda mishyakning atomi germaniyning kristalli panjarasida germaniy atomlari bilan kovalentli bog‘lanadi. Ammo, bog‘anishlarda faqatgina to‘rtta valentli elektroni ishtirok etishi mumkin, beshinch elektron esa erkin bo‘lib qoladi. Demak, bu kabi aralashma elektron o‘tkazuvchanlikni oshiradi(n-o‘tkazuvchanlik). Oqibatda, kristalli panjaraning tugunida aralashmaning musbat zaryadlangan ioni, kristallda esa – erkin electron hosil bo ‘ladi. Atomlari erkin elektronlarini beraoladigan aralashmalarni donorli (donor) deb nomlanadi. Masalan, arseniy (yoki antimon, fosfor) (shakl 16.6 rasm a tasvir), keyin arsenik atomi germanyum kristal latta germaniya atomlari bilan kovalent aloqalar bilan bog‘lanadi. Bunda faqat marsenikning faqat to'rt valent elektroni ishtirok etishi mumkin, va beshinchi elektron erkindir. Shunday qilib, bunday nopoklik elektron o'tkazuvchanlikni oshiradi (n-o'tkazuvchanlik). Shunday qilib, nopoklikning ijobiy zaryadlangan ioni kristalli to'shakda va kristalning erkin elektronida paydo bo'ladi. Atomlar erkin elektronlarni ajratib oladigan zarralar donor (donor) deb ataladi. O‘tkazuvchanlik zonasiga yaqin bo‘lgan taqiqlangan zonada, nolga yaqin haroratda, erkin elektronlar joylashgan ruxsat etilgan donorli energetik sath hosil bo‘ladi. Elektronni aralashmali sathdan o‘tkazuvchanlik sathiga o‘tkazish uchun sarflanadigan energiyaga nisbatan kamroq energiya (16.6 – rasm, b-tasvir) talab etiladi. Donorlik sathidan o ‘tkazuvchanlik sathigacha bo‘lgan masofani o‘tishi uchun sarflangan energiyani ΔW ab donorlarining ionlanish(faollashish) energiyasi deb nomlanadi. Yarimo‘tkazgichga donorlik aralashmasini kiritish erkin elektronlarning kontsentratsiyasini sezilarli darajada oshiradi va kavaklarning kontsentratsiyasi xususiy yarimo‘tkazgichda bo‘lgani kabi bir xil bo‘ladi. Bunday aralashmali yarimo‘tkazgichlarda elektr o'tkazuvchanlik asosan elektronga bog‘liq, shuning uchun elektronlar zaryadning asosiy eltuvchilari (ularning kontsentratsiyasi yuqori), kavaklar esa zaryadning asosiy bo‘lmagan eltuvchilari hisoblanadi. 234 16.7-rasm. Aralashmali yarimo‘tkazgichning tarkibi. a - uchvalentli indiyli aralashmaga ega kristalli panjara; b - energetik diagrammasi. Agar germaniyga uchvalentli elementning(masalan, indiyning) aralashmasi qo‘shilgan bo‘lsa, u holda indiyning o‘zi germaniya bilan kovalent bog‘lanishni shakllantirishi uchun indiyga yagona electron etarli bo‘lmaydi, bir bog’lanish to‘lmay qoladi. Haroratning kam miqdorga ko‘payishi bilan qo‘shni germaniy atomining elektroni uning o‘rnida bo‘shliq qoldirib(bo‘sh joy qoldirib), valentlik bog ‘lanishiga tushishi mumkin (16.7 a-rasm), ular elektron bilan to‘ldirilishi mumkin va hokazo. Shunday qilib, kavak xuddi yarim o‘tkazgichda ko‘chgandek bo‘ladi. Indiyning aralashmali atomi manfiy ionga aylanadi. Atomlar qo‘zg‘atilganda qo‘shni atomlarning valentli elektronlarini, ularning ichida kavak hosil qiladigan, olishga qodir bo‘lgan zarralar aktseptorli deb ataladi. Aralashmali yarimo‘tkazgichning energetik zonalari diagramasida (16.7-rasm b-tasvir) valentli zonaning yaqinidagi taqiqlangan zonada aralashmali energetic sath(akseptorli sath) hosil bo‘ladi. Nolga yaqin haroratlarda mazkur sath erkin bo‘sh va harorat oshib borishi bilan u valentli zonaning elektronlari, ya’ni, o‘rni bo‘shaganda kavak hosil qiladigan, bilan band bo‘lishi mumkin. Valentli zonaning eng baland(cho‘qqi) qismidan aktseptorlik qismigacha masofani aktseptorlarning ΔW cd ionlanish energiyasi deb ataladi. Yarimo‘tkazgichga aktseptorli aralashmani kiritish kavaklar kontsentratsiyasini sezilarli darajada oshiradi, elektron kontsentratsiyasi ilgarigidek, ya’ni, xususiy yarimo‘tkazgichda qanday bo‘lsa, shunday bir xil bo‘lib qoladi. Bu kabi aralashmali yarimo‘tkazgichda elektr o‘tkazuvchanlik asosan kavaklar asosida bo‘lib, yarimo‘tkazgichlarni esa p-turdagi yarimo‘tkazgichlar deb ataladi. p- turdagi yarimo‘tkazgichlar uchun asosiy zaryad eltuvchi – kavaklar, elektronlar esa asosiy bo‘lmagan hisoblanadi. |