13-lekciya. Аrаlаspalı yarım ótkizgı

13-lekciya. Аrаlаspalı yarım ótkizgıwler.
Reje:
Аrаlаspalı yarım ótkizgıwlerdegi zаryad tasıwshılar koncentraciyası. olardaǵı dоnоr hám аkcеptоr qáddiler.Аrаlаspalı yarım ótkizgıwler elеktr ótkizgishligi hám onıń temperaturaǵa baylanısı.

116-suwretde n-tipli yarımótkazgichda Fermi sathining temperaturaǵa baylanıslı ózgeriwi keltirilgen. 

Tómen temperaturalar tarawı

Tómen temperaturalarda kristall tordıńıssılıqdan shayqalıwı ortasha energiyası Eg tıyımlanǵan tarawdıń keńligiden júdá sezilerli kishi bolıp tabıladı, nátiyjede bul terbelisler valent elektronların qozǵataolmaydi hám ótkezgishlik tarawına uzataolmaydi.

0, 01 eV bólgan donor ústinen elektronlardı ótkezgishlik tarawına uzatıw ushın zarur Energiyası Ed

116-súwret. Kiriwmali yarım ótkeriwshi Fermi sathining temperaturaǵa baylanıslı ózgeriwi

bolǵan temperatura derlik bir neshe Kel'vin graduslarınan baslanadı. Bul tómen temperaturalar salasında n-tipli yarımótkazgichda, Fermi sathi jaǵdayın anıqlawshı ańlatpa tómendegi shárt arqalı tabıladı n = Nd:

, (72.1) 
bul jerde ga teng bolıp tabıladı, Ec = 0.

ga salıstırǵanda echsak tómendegine iye bólemiz:(72.1) -ańlatpanı

, (72.2) 

Júdá tómen temperaturalarda tómendegi jaǵday gúzetiledi:

, 

bul halda Fermi sathi awhali tómendegi ańlatpa menen anıqlanadı:

, (72.3) 

Tap soǵan uqsaw, r-tipli yarımótkazgichda Fermi sathi tómendegi ańlatpa menen anıqlanadı:

, (72.4) 
bul jerde ga teń, Ea-aktseptor energetik sathi, Na-aktseptorlar kontsentratsiyasi. (72.3) -ańlatpadaǵı Fermi sathining temperaturaǵa baylanıslı sızılması 116-suwretde keltirilgen.
Elektronlar hám aktseptorli yarımótkazgichlardagi Fermi sathi ańlatpalarınan paydalanıp, sol yarımótkazgichlardagi elektron hám gewekler kontsentratsiyalari ańlatpalarına iye bólemiz.
, (72.5) 
, (72.6) 

Kiriwmalarning jarlılashish tarawları

Temperatura eliriwi menen ótkezgishlik salasındaǵı elektronlar kontsentratsiyasi oshaboradi, donorústindegi elektronlar kontsentratsiyasi azayadı, donor ústi elektronlardan jarlılasadı.
Aktseptor úst da r-tipli yarımótkazgichda tap soǵan uqsaw bos jaǵdaylardan jarlılasadı.
Kiriwmalarda elektronlar pútkilley tawsılǵanda n-tipli yarımótkazgichning ótkezgishlik salasında elektronlar kontsentratsiyasi Nd -donorlar kontsentratsiyasiga teńlesedi:

, (72.7) 

r-tipli yarımótkazgichda bolsa:

, (72.8) 

Bul jaǵdayǵa tuwrı keliwshi T-temperatura Ed yamasa Ea ústdegi elektron yamasa geweklerdiń kontsentratsiyasi asıwı menen úlken bahaǵa erisedi. Mısal ushın, kremniyda donor kontsentratsiyasi Nd = 1018 sm-3 ge teń bolǵanda Ts temperatura 150 K teń boladı.

Joqarı temperaturalar tarawı

Temperaturanıń bunnan keyingi asıwında jeke zaryad tasıwshılar aktiv qózǵalaboshlaydilar, yarımótkazgich jeke yarımótkazgich jaǵdayına jaqınlashaboradi, nátiyjede, Fermi sathi jeke yarımótkazgichdagi Fermi sathi jaǵdayına (Eg/2) jaqınlasadı.
Jeke zaryad tasıwshılar kontsentratsiyasi Nd den kishi bolǵanda ni<< Nd, 
n = ni + Nd

n = Nd ga teń bolıp, málum temperatura ma`nisine shekem ózgermeytuǵınnan qaladı, bul xolatda Fermi sathi awhali tómendegishe ańlatpalanadı:

, (72.9) 

bul jerde Ec energiyanıń esap bası bolǵanı ushın, Ec = 0 bolıp tabıladı.

Biraq, jetkiliklishe joqarı temperaturalarda jeke zaryad tasıwshılar kontsentratsiyasi tekǵana Nd ga teń boladı, bálki odan sezilerli úlken boladı:

Bul halda, bolıp, kiriwmali yarımótkazgich jeke yarımótkazgich ayrıqshalıqına iye boladı.

n = ni bolǵanda kiriwmali yarımótkazgichning Fermi sathi awhali tómendegishe ańlatpalanadı:

, (72.10) 

117-suwretde qos logarifm koordinatasida zaryad tasıwshılar kontsentratsiyasining temperaturaǵa baylanıslı ózgeris grafigi keltirilgen.
117-súwret. Zaryad tasıwshılar kontsentratsiyasining temperaturaǵa baylanıslı ózgeriwi

Ti-temperatura tıyımlanǵan tarawdıń keńligi asıwı menen oshaboradi.

Ti-temperaturadan joqarı temperaturalarda kiriwmali yarımótkazgich Fermi sathi jeke yarımótkazgich Fermi sathi menen ustma-úst túsedi hám (72.10) -ańlatpa menen belgilenedi. Tok tasıwshılar kontsentratsiyasi jeke yarımótkazgichning sol temperaturadaǵı kontsentratsiyasiga teń boladı:

, (72.11) 

Sonday etip, aynimagan yarımótkazgichda Fermi sathi awhali múmkin bolǵan barlıq temperaturalar keńliginde ekew ańlatpa menen ańlatpalanadı:
T = 0 den Tk-elektronlar jarlılashishi tmperaturasigacha:

ańlatpa menen, Tk den joqarı temperaturalarǵa deyin:

. (72.12)