O‘zbekiston Respublikasi Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi Toshkent Axborot Texnalogiyalar Unversiti “ttkt” Fakultiti Aborot xafsizligi (sohalari buyich) Mavzu

Yarim oʻtkazgichlarning tuzilishi
Misol uchun yarim oʻtkazgichning tipik vakili boʻlgan germaniyni qaraylik. Uning tartib nomeri 32 va toʻrtta elektron qobigʻi mavjud: 1-qobiqda 2 ta; 2-qobiqda 8ta, 3-qobiqda 18 ta, 4- qobiqda esa 4 ta elektron joylashgan. Uchta ichki qobiqdagi elektronlar turgʻun boʻlib, kimyoviy reaksiya-larda ishtirok etmaydi. Oxirgi toʻrtinchi qobiqdagi elektronlar esa atom yadrosi bilan juda kuchsiz bogʻlangan. Aynan shu elektronlar elementning boshqa atomlarining nechtasi bilan kimyoviy bogʻlanishga kira olish qobiliyatini koʻrsatib, mazkur elementning valentligini aniqlaydi. Shuning uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi yoki valentli elektronlar deyiladi. Tashqi qobigʻida toʻrtta elektroni mavjud boʻlgan germaniyning valentligi toʻrtga teng. Mazkur atomga boshqa atomlar yaqinlashganida valent elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan oson taʼsirlashadi va kimyoviy bogʻlanish hosil qiladi. Atom qobigʻiga maʼlum energiya berilganda atomnig ionlashuvi roʻy berishi mumkin. Aynan soʻnggi qobiqdagi elektronni ozod qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi. Germaniy, kremniy va yarim oʻtkazgichlarning boshqa bir qancha vakillari kristall moddalar hisoblanadi. Ularning atomlari maʼlum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan boʻladi.
Oʻtkazgichlar, yarim oʻtkazgichlar, izolyatorlar
Elektronni valent zonadan oʻtkazish zonasiga oʻtkazish uchun tashqaridan malum energiya berish kerak. Elektron turgʻun holatdan (toʻldirilgan holatdan) . erkin holatga (oʻtkazish zonasiga) oʻtishda yengish kerak boʻlgan man qilingan zonanirtg kengligi qattiq jismlarni metallar, yarim oʻtkazgichlar va izolyatorlarga ajratishning asosiy mezonlaridan biridir. Bunga keltirilgan sxemalardan osongina ishonch hosil qilish mumkin. Zonalarning elektronlar bilan toʻldirilganligi va man qilingan zonaning kengligiga qarab toʻrtta hoi boʻlishi mumkin. Eng yuqori zona elektronlar bilan qisman toʻldirilgan, yaʼni unda boʻsh sathlar mavjud. Bu holda elektron juda kam energiya olganda ham shu zonaning yuqoriroq energetik sathiga oʻtishi, yaʼni erkin boʻlib, tok oʻtkazishda ishtirok etishi mumkin. Demak, qattiq jismda qisman toʻldirilgan zona mavjud boʻlsa, bu jism elektr tokini oʻtkazadi. Aynan shu xususiyat metallarga xosdir. Agar valent zona va oʻtkazish (erkin) zonasi bilan qisman ustma-ust tushsa ham, qattiq jism elektr tokini oʻtkazuvchi boʻladi. Bu Mendeleyev elementlar davriy sistemasidagi II guruh elementlari Be, Mg, Ca, Zn ….larga xos xususiyatdir. Energetik sathlari faqat valent zona va oʻtkazish zonasidan iborat qattiq jismlar, man qilingan zonasining kengligiga qarab dielektriklar va yarim oʻtkazgichlarga ajratiladi. Agar kristallning man qilingan zonasining kengligi bir necha elektron-volt boʻlsa, issiqlik harakati elektronni valent zonadan oʻtkazish zonasiga sakrata olmaydi va bunday kristallarga dielektriklar deyiladi. Agar man qilingan zona uncha katta boʻlmasa (AE~ 1 eV), elektronni valent zonadan oʻtkazish zonasiga issiqlik yoki biror boshqa taʼsir bilan koʻchirish mumkin. Bunday kristallarga yarim oʻtkazgich-lar deyiladi. Masalan, germaniy uchun AE= 0,72 eV, kremniy uchun AE=1.11 eV ni tashkil qiladi. Shunday qilib, oʻtkazgichlar uchun man qilingan zonaning kengligi noʻlga teng, yarim oʻtkazgichlar uchun 2eV dan oshmaydi, dielektriklar uchun esa 2eV dan katta boʻladi