2-Маъруза. ЯримўТКАЗГИЧЛАРНИНГ ЭЛЕКТРОФИЗИК ХОССАЛАРИ Яримўтказгичларда контакт ходисалари. Режа

Киритмали электр ўтказувчанлик. Электрон асбобларнинг жуда кўпчилиги киритмали яримўтказгичлар асосида ҳосил қилинади. Электр ўтказувчанлиги асосан киритмалар атомларининг ионлашуви натижасида ҳосил бўладиган заряд ташувчилар билан боғлиқ ярим ўтказгичлар киритмали яримўтказгичлар деб аталади.
Кремнийга Д.И. Менделеев даврий жадвалининг V гуруҳ элементи атомлари (масалан, As, 2.1-жадвал) киритилса, унинг бешта валент электронидан тўрттаси қўшни кремний атомларининг валент электронлари билан боғланади ва саккиз электрондан иборат мустаҳкам қобиқ ҳосил қилади. Бунда бешинчи электрон ўз атоми билан кучсиз боғланган бўлиб қолади. Шунинг учун у, кучсиз иссиқлик энергияси таъсирида, ўз атомидан узилади ва эркин электронга айланади (2.5 а-расм). Электронини йўқотган киритма атоми қўзғалмас (As⁺) мусбат ионга айланади. Бу ҳолда, As атомлари кремнийнинг кристалл панжарасида донор киритма сифатида қатнашади. Энергетик диаграммада ушбу жараён электронни донорлар сатҳи W_d дан ўтказувчанлик зонага ўтишига мос келади (2.5 б-расм). Донор киритмали яримўтказгичларда коваклар, илга-ридагидек, кремний атомлари электронларининг хусусий яримўт-казгичлардагидек ўтказувчанлик зонага термогенерация ҳисобига ўтиши натижасида ҳосил бўлади.
Яримўтказгичга донор киритмалар киритиш эркин электронлар концентрациясини оширади, коваклар концентрацияси эса хусусий яримўтказгичдаги концентрацияга нисбатан камаяди, чунки ЭЗТлар концентрацияси кўпайтмаси ( n p) ўзгармас температурада доимий қийматга эга ва фақат яримўтказгич тақиқланган зонаси кенглиги билан аниқланади. Хона температураси (300 К) да кремний учун np ≈ 0,64∙10²⁰ см^-3, германийда эса np ≈ 4∙10²⁶ см^-3 қийматга эгалигини ёдда тутиш фойдали. Шундай қилиб, агар мисол учун, кремний кристаллига концентрацияси 10¹⁶ см^-3 бўлган донор киритма киритилса, T=300Кда ўткзувчанлик электронлари концентрацияси n=10¹⁶ см^-3 ни, коваклар концентрацияси эса p=10⁴ см^-3 ни ташкил этади. Натижада, бундай киритмали яримўтказгичда электр ўтказувчанлик асосан, электронлар ёрдамида амалга оширилади (2.1 б-расм), яримўтказгичнинг ўзи эса электрон ўтка-зучанликка эга ёки n-турдаги яримўтказгич деб аталади. n – турли яримўтказгичларда электронлар асосий заряд ташувчилар n_n деб, коваклар эса, ноасосий заряд ташувчилар p_n деб аталади.
Агар кремний кристалл панжарасига Д.И. Менделеев элементлар даврий жадвалининг III гуруҳ элементлари (масалан, В, 2.1-жадвал) атомлари киритилса, киритмаларнинг учта валент электрони қўшни кремний атомларининг учта электрони билан тўлиқ боғ ҳосил қилади. Тўртинчи боғ эса тўлмай қолади. Қўшни кремний атомларининг валент электронларидан бири кучсиз иссиқлик энергияси таъсирида киритма атомидаги эгалланмаган боғни тўлдириши мумкин. Бунда киритма атоми манфий зарядланади ва қўзғалмас манфий (В^-) ионни ҳосил қилади. Кремний атомининг тўлдирилмаган боғи ковакни ташкил этади (2.5 в-расм).
Энергетик диаграммада ушбу жараён валент зонадаги электронни W_a акцептор сатҳга ўтишига ва валент зонада ковак ҳосил бўлишига мос келади (2.5 г-расм). Бунда эркин электрон ҳосил бўлмайди. Киритмаларнинг бундай тури – акцептор киритма деб, акцептор киритмали яримўтказгич эса, ковакли ўтказувчанликка эга ёки р – турдаги яримўтказгич деб аталади.
а) в)

б) г)



2.5-расм. Электрон (а,б) ва ковакли (в,г) ўтказувчанликка эга кремнийда ЭЗТларнинг ҳосил бўлиши.


Бундай яримўтказгичларда электронлар, хусусий яримўтказгич-лардагидек, термогенерация ҳисобига ҳосил бўлади. Акцептор киритмали яримўтказгичларда эркин электронларга нисбатан коваклар концентрацияси катта бўлади, шу сабабдан бундай яримўтказгичлар ковакли электр ўтказувчанликка эга бўладилар. р – турдаги электр ўтказувчанликка эга p_p яримўтказгичлар учун коваклар асосий заряд ташувчи, электронлар эса, ноасосий заряд ташувчи n_p ҳисобланади.