6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

Назорат саволлари

1. 
   Модданинг исси=лик ытказувчанлиги деганда нимани тушунасиз?
   
2. 
   Исси=лик ытказувчанлик коэффициенти =андай бирликларда ылчанади?
   
3. 
   +атти= жисм (яримытказгич)ларда исси=лик ытказувчанликнинг =андай механизмлари мавжуд?
   
4. 
   Нима учун аралаш киришмавий ытказувчанликли яримытказгичларда, бир тур ытказувчанликка эга яримытказгичларга нисбатан исси=лик ытказувчанлик коэффициенти ю=ори былади?
   
5. 
   2-расмдаги схема элементларининг вазифаларини тушунтириб беринг.
   

Адабиёт

1. 
   А.В. Кортнев, Ю.В. Рублев, А.Н. Куценко. Практикум по физике. М.: Высшая школа. 1965.
   
2. 
   П.И. Баранский, В.П. Клочков, И.В. Потыкевич. Полупро-водниковая электроника. Справочник. К.: Наукова думка. 1975.
   
3. 
   П.С. Киреев. Физика полупроводников. М.: 1980.
   
4. 
   С. Зайнобидинов, А. Тешабоев. Яримытказгичлар физикаси. Т.: Ы=итувчи. 1999.
   
5. 
   С. Зайнобидинов, Щ. Акромов. Яримытказгичлар пара-метрларини ани=лаш усуллари. Т.: Ызбекистон. 2001.
   
6. 
   А. Тешабоев, С. Зайнобидинов, И. Каримов, Н. Рахимов, Р. Алиев. Яримытказгичли асбоблар физикаси. А.: Щаёт. 2002.
   
7. 
   М.А. Азизов. Яримытказгичлар физикаси. Т.: Ы=итувчи. 1974.
   

ЯРИМЫТКАЗГИЧЛАРДА ХОЛЛ ЭФФЕКТИНИ ЫРГАНИШ
Ишнинг ма=сади: Холл эффекти билан танишиш, Холл коэффициентини ани=лаш усуллари билан танишиш, яримытказгичлардаги заряд ташувчилар щаракатчанлиги ва концентрациясини ани=лаш

1-расм.

Агар электр токи ытаётган яримытказгич магнит майдонга жойлаштирилса, яримытказгич щажмида бир =атор эффектлар, хусусан Холл эффекти рый беради. Ушбу эффектни батафсил кыриб чи=амиз. Айтайлик, a, b, l геометрик ылчамлардаги паралеллепипед кыринишдаги яримытказгичга х ы= йыналишида электр майдон берилган былсин (1-расм). Электр майдон таъсирида заряд ташувчилар v-йыналган щаракат тезлигига эга былади.
Бунда коваклар х ы= йыналишида, электронлар эса х ы=га =арама-=арши йыналишда щаракат =илади. Ушбу щолда ток зичлиги вектори электр майдон кучланганлиги вектори йыналиши билан мос тушади. Агар яримытказгич бир жинсли былса, у щолда эквипотенциал сирт электр майдон йыналишига перпендикуляр ва натижада ток зичлигига щам перпендикуляр былади. Шунинг учун аb сиртнинг икки ну=таси ва аb га параллел ихтиёрий бош=а сиртнинг чекка ну=талари орасидаги потенциаллар фар=и нолга тенг былади. Сынгра, яримытказгични кучланганлик вектори (Н), ток зичлиги вектори ва z ы= йыналишига перпендикуляр былган магнит майдонга жойлаштирамиз.
Доимий магнит майдонда v тезлик билан щаракатлана-ётган электронга (ёки ковакга) F Лоренц кучи таъсир =илади:

F = q [v^.H] = q[v^.B] (1)

Бу ерда, В= Н - магнит майдон индукцияси, -нисбий магнит сингдирувчанлик, -магнит доимийси.

Ушбу куч электронларнинг (ёки ковакларнинг) щаракат тезлиги v га ва магнит майдон индукцияси B га перпендикуляр йыналишда таъсир этади. Зарядланган зарра ушбу куч таъсирида а тезланиш олади:


(2)

Бу ерда, m-кристалл панжара даврий майдонининг заррача щаракатига таъсири щисобга олинган зарядланган зарранинг эффектив массаси.

Умумий щолда v тезлик ва В магнит майдон индук-циясининг щар =андай йыналишида зарядланган зарранинг щаракат тезлигини икки ташкил этувчига ажратиш мумкин, В магнит майдон индукциясига паралел (v₁) ва унга перпендикуляр (v₂):

v=v₁+v₂ (3)

Бу щолда магнит майдон томонидан зарядланган заррага кырсатиладиган таъсир кучи:

F=qv₂B (4)

Бу куч v₂ тезлик йыналишини доимо ызгартириб туради, v₁ эса доимо ызгармай =олаверади. Тезлик йыналишининг ызгариши шунга олиб келадики, зарядланган зарра магнит майдон ы=и быйлаб винтсимон йыналишда щаракатлана бошлайди.

Келтирилган (4) ифодадан кыриниб турибдики, Лоренц кучи катталиги В магнит майдон индукциясига бо\ли= былади. Шунинг учун щам Холл эффектини ырганишда майдон кучли ва кучсиз турларга былинади. Агар зарранинг щаракат траекториясининг радиуси ыртача эркин югуриш узунлигидан етарлича катта былса, магнит майдон кучсиз щисобланади. Чунки бундай шароитда магнит майдон таъсири нисбатан кучсиз щисобланади.
Электр майдон кучланганлиги вектори ва ток зичлиги векторлари орасида Холл бурчаги деб аталадиган бурчак щосил былади (2-расм). Эслатиб ытиш керакки, зарядланган зарра траекториясининг о\иши v га щам, B га щам перпендикуляр йыналишда рый беради. Бунинг натижасида

2-расм.

зарядларнинг фазовий ажралишлари ва электр майдоннинг щосил былиши рый беради. (1-расм). Энди электр майдон кучланганлиги ток зичлиги векторининг йыналиши билан мос тушмайди ва эквипо-тенциал сирт аb сиртга параллел былмай =олади. Натижада яримытказгичнинг ён =ирралари орасида Холл кучланиши деб номланувчи кындаланг кесим потенциаллари фар=и пайдо былади (1-расм).
Лоренц кучи таъсирида p-тур яримытказгич коваклари ва n-тур яримытказгич электронлари =арама-=арши =ирралар томон о\ади. Ушбу жараён зарядларнинг ажралиши натижасида юзага келган кындаланг электр майдон Лоренц кучига тенглашгунигача давом этади. Стационар щолатда электронга таъсир =илувчи кындаланг электр майдон ва Лоренц кучи ызаро тенг ва бу тенглик =уйидагича ифодаланади:
-qE₁ = qvB (5)

Агар намунанинг кенглиги d га тенг былса, унинг =ирралари асосидаги Холл кучланиши (U_x) =уйидагича ифодаланади:

U_x = E₁·d =-v·B·d (6)
Ток зичлиги тушунчасидан фойдаланиб, (6) ни =уйидагича ёзиш щам мумкин:
j = qnv v= j/qn U_x = jBd = RjBd (7)

Бу ифодадаги R катталик Холл коэффициенти дейилади. Агар яримытказгич n-тур былса, Холл коэффициенти:

(8)

p-тур былганда эса:

(9)
га тенг былади. Ушбу (8) ва (9) ифодалардан кыриниб турибдики, Холл коэффициентини ани=лаб яримытказгичдаги заряд ташувчилар концентрацияси ва ишорасини ани=лаш мумкин экан. Энди эса киришмали яримытказгичдаги Холл эффекти хусусиятларини кучсиз магнит майдон учун кыриб чи=амиз. Заряд ташувчилар щаракати (электронлар ва коваклар) фа=ат таш=и майдон билан ани=ланади, яъни щар бир ты=нашувдан сынг заряд ташувчилар мувозанат щолатига келади, деб щисоблаймиз. Электр майдон таъсирида заряд ташувчилар тезлашади. Лоренц кучи таъсир =илади ва заряд щаракати траекторияси кристалл панжарасининг бир жинсли былмаган =исми билан ты=нашмагунча о\аверади. Ты=на-шувдан кейин эса жараён бошидан бошланади. Натижада коваклар о=ими электр майдон йыналишидан бурчакка о\ади. Магнит майдон таъсирида электронлар щам коваклар о\ган томонга =араб о\ади. Лекин электронлар токи (3-расм) электр майдон йыналишидан =арама-=арши томонга бурчакка о\ади.