Elektronika va asbobsozlik

14- MA’RUZA.


Mavzu: Yarimo‘tkazgichlarda elektr o‘tkazuvchanlik tabiati.


REJA:
1. Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanlik tabiati.
2. Yarim o‘tkazgichlarning aralashmali va xususiy elektr o‘tkazuvchanligi.

Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi

Biz oldingi paragraflarda ko‘rib chikdikki, yarim o‘tkazgichlarda elektr tokida ishtirok etuvchi erkin zaryad tashuvchilar elektronlar va teshiklar bo‘ladi. Kup sonli tajribalar kursatadiki, yarim o‘tkazgichlarning o‘tkazuvchanligining ishorasi (o‘tkazuvchanlikda elektronlar ishtirok etsa, yarim o‘tkazgichning o‘tkazuvchanligini manfiy, teshiklar ishtirok etsa – musbat deb yuritiladi) manfiy xam, musbat xam bulishi mumkin. O‘tkazuvchanlikning ishorasi temperaturaga, yoruglik ta’siriga aralashmalari va radioaktiv nurlarning ta’siriga bog‘lik ravishda uzgarishi mumkin. Ba’zi yarim o‘tkazgichlar o‘tkazuvchanligining ishorasi fakat musbat yoki manfiy bulsa, ba’zilarniki esa, xam musbat, xam manfiy bula oladi. Masalan, selen va miss (I)- oksidi fakat teshikli o‘tkazuvchanlikka ega bulsa, rux oksid va kadmiyning oltingugurt bilan birikmasi esa fakat elektron o‘tkazuvchanlikka ega bo‘ladi.
Germaniy, kremniy va arsenid galliy kabi kator yarim o‘tkazgichlar ularga kiritilgan aralashmalarning ximiyaviy xususiyatiga qarab elektronli yoki teshikli o‘tkazuvchanlikka ega bo‘la oladi.
Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi temperaturaga, aralashmalarga va boshqa energetik ta’sirlarga bog‘lik, shuning uchun uning kiymati keng intervalda o‘zgaradi. O‘tkazgichlarning elektr utkazuvchanligi 10⁶ ÷ 10⁸ om^-1 · m^-1 oralikda uzgarsa, izolyatorlarda 10^-9 om^-1 · m^-1 va bundan kichik kiymatlarga ega. Yarim o‘tkazgichlarda elektr o‘tkazuvchanlik 10^-8 ÷ 10⁵ om^-1 χ χ m^-1 intervaldagi kiymatlarni qabul qiladi. Bundan kurinadiki, yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchan-ligini zarur bulgan kiymatini kabul kiladigan kilib olish mumkin ekan.
Metallarda elektr o‘tkazuvchanlik temperatura va aralashmalarning konsentratsiyasi ortishi bilan kamayib boradi. Bunga sabab shuki, elektronlar sochilishi temperaturaning ko‘tarilishi va aralashmalarning konsentratsiyasi ko‘payib borishi bilan ortib boradi. Chunki elektronlarning ionlar va kristall panjarasining nuksonlari Bilan bo‘ladigan to‘knashish extimolligi kattalashadi. Natijada elektronlarning erkin yugurish yuli qiskara boradi. Bu o‘z navbatida elektr o‘tkazuvchanlikning kamayishiga sabab bo‘ladi. Metallarda o‘tkazuvchanlik zonasi qo‘zg‘olmagan, normal, kisman to‘ldirilgan va lentlik zonasidan iboratdir. O‘tkazuvchanlikda valentli elektronlarning xammasi ishtirok eta oladi. Shuning uchun tashki energetik ta’sirlar elektronlarning konsentratsiyasiga ta’sir ko‘rsata olmaydi.
Shu sababga ko‘ra, metallarda tashqi ta’sir elektronlarining xarakatchanligiga ta’sir ko‘rsatib, uning qiymatining kamayishiga olib kelishi mumkin, xolos.
Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanlik tabiati.
Yarim o‘tkazgichlarda zaryad tashuvchilar tartibsiz xarakatda bulgan-ligi uchun, ixtiyoriy yunalishni olaylik, shu yunalishdagi zaryad tashuvchilarning soni va o‘rtacha tezligi boshqa yunalishdagilar bilan bir xilda bo‘ladi. Ya’ni elektr maydoni nolga teng bo‘lgan vaktda xamma yo‘nalishdagi zaryad tashuvchilar tezliklar bo‘yicha bir xil taksimlangan-dir. Agar elektr maydoni E noldan farkli bo‘lsa, tezliklar bo‘yicha bo‘lgan simmetrik taksimot buziladi, natijada elektr maydon kuchi ta’siri yo‘nalishida zaryad tashuvchilarning o‘rtacha tezligi boshka yo‘nalishlardagiga karaganda katta bo‘lib, shu kuch yo‘nalishida zaryad ko‘cha boshlaydi, ya’ni yarim o‘tkazgichda elektr toki hosil bo‘ladi.

29-rasm

Yarim o‘tkazgichlarda zaryad tashuvchilarni erkin zaryad tashuvchilar deb olish uchun ularning massasi urniga effektiv massasini olishimiz kerak, chunki yarim o‘tkazgichlarda o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar va valentlik zonasidagi teshiklar erkin xarakat qila olmaydi. Ular xamma vakt kristall panjaraning davriy maydoni ta’sirida bo‘ladilar. Shuning uchun zaryad tashuvchilarning xakikiy massasi o‘rniga effektiv massasini olsak, kristall panjara davriy maydon ta’sirini xam xisobga olgan bulib, elektron va teshikni erkin zaryad tashuvchilar deb qarasak xato qilmaymiz.

Yarim o‘tkazgich tashqi maydon ta’sirida bo‘lsa, zaryad tashuvchiga ta’sir etayotgan kuch