5 -mfvzuyarim o’tkazgichli asboblar yarim o’tkazgich asboblar hosil qilishning fizik asoslari

5 -MFVZUYARIM O’TKAZGICHLI ASBOBLAR
1. Yarim o’tkazgich asboblar hosil qilishning fizik asoslari
Yarim o’tkazgich asboblarning ishlashi «elektron» hamda «teshiklar»ning harakatlanishiga asoslangan. Ishlab chiqarishda bu asboblar sodda - germaniy (Ge), kremniy (Si), selen (Se) yoki murakkab - arsenid galliy (GaAs), kremniy karbidi (SiC), galliy fosfidi (GaR) yarim o’tkazgich materialidan tayyorlanadi. Ularning hammasi “olmos” turli muntazam panjara tarkibiga ega bo’lgan kristalldan iborat.
4.1-rasmda misol tariqasida atomlarining tashqi orbitasida to’rttadan elektroni bo’lgan toza germaniyning yassi ekvivalent panjarasi keltirilgan. Elektron turg’un holatda bo’lishi uchun, qo’shni to’rtta atom bilan kovalent ya’ni qo’sh bog’lanadi hamda valent elektronlar bu bog’lanishda ishtirok etadi.

4, 1-rasm. Germaniyning kristall panjarasi.

Kvant mexanikasi qonunlariga, asosan, har bir valent bog’langan elektron uchun ma’lum bir energiya sathi to’g’ri keladi. Ularning to’plami “valent” (V-zona) zonani tashkil etadi.

Elektrondan holi bo’lgan energetik sathlar erkin zonani tashkil etadi, ular “o’tkazuvchanlik” (С-zona) zonasi deyiladi.
Bu ikki zona oralig’ida uchinchi, “taqiqlangan” zona joylashgan. Ideal qattiq, kristalli jismlarda elektronlar bunday energiyaga ega emas. Bunday holat absolyut nolь harakat uchun to’g’ri bo’ladi. Stabil holatni buzuvchi tashqi faktorlar: issiqlik, harorat, yorug’lik nuri, elektromagnit maydon va boshqalar hisoblanadi. Ularning tahsiri natijasida valent elektronlar yadro bilan bog’lanishni uzish uchun yetarli bo’lgan qo’shimcha energiya olishi mumkin. Buning uchun zarur bo’lgan minimal energiya moddaning taqiqlangan zonasi kengligi (W) bilan aniqlanadi. 4.2-rasmda o’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklarning energetik zona diagrammalari keltirilgan. Uy harakatida metallarda taqiqlangan zona nolga yaqin, di­elektrik materiallarda 3-7 EV (olmos) va yarim o’tkazgichlarda esa 0,5 - 2,5 EV (germaniy W = 0,66 EV, kremniy W = 1,14 EV) ni tashkil etadi. Kovalent bog’lanishdan chiqib ketgan elektron erkin bo’lib qoladi va u kristall bo’yicha tartibsiz harakatlanadi. Bu elektronning energiyasi o’tkazuvchanlik zonasidagi energetik sathlar qiymati bilan aniqlanadi. Energiya ortishi bilan, sof yarim o’tkazgichda elektron valent zonaning yuqori sathidan o’t­kazuvchanlik zonasiga o’tadi. Bunga xususiy o’tkazuvchanlik deyiladi.

a) b) v)