6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

1.6. Хусусий (киришмасиз) яримўтказгич

Шундай қилиб, яримўтказгичда пастдаги тўлган (валент) зона-нинг юқори қирђођидан юқоридаги бўш (ўтказувчанлик) зонанинг қуйи қирђођи (1.10-расм) шундай энергиявий оралиқ W₀ билан ажралганки, хона температурасида етарлича иссиқлик энергиясига

1
.12-расм. Металларнинг кристалл панжарасида S- ва P-зоналарнинг
қисман устма-уст тушиши

эга бўлган баъзи-бир электронлар бу оралиқдан ўта олиши мумкин. Ушбу жараёнда электронлар тўлган зонанинг юқори қисмидан бўш зонанинг пастки қисмига ўтади. Ҳар қандай электроннинг тўлган зо-нанинг юқори сатҳларини ташлаб тўлмаган зонанинг қуйи сатҳла-рига ўтиш эҳтимоллиги, ана шу оралиқни ўтиш учун зарур бўлган энергия W₀ ортиши билан кескин камаяди (1.5 даги 1.2 тенгликка қаранг).

Тўлган зонадаги электронлар кристаллнинг ўтказувчанлигида

иштирок этмаслиги юқорида кўрсатиб ўтилди. Бироқ, хона темпера-

1.13-расм. Валент зонада мусбат зарядли ковакларнинг пайдо бўлиши.

т
урасида валент зонадан ўтказувчанлик зонасига нечта электрон ўт-са, валент зона шунча электронни йўқотади ва ниҳоят қисман тўл-маган ҳолат юзага келади. Яъни, валент зонада электрон етишмаган бођланишлар-мусбат зарядли коваклар (1.13-расм) ҳосил бўлади. Энди электронлар бошқа бођланишлардан ана шу ковакларга сакраб ўтиш имкониятига эга бўлади. Натижада бу ковак электрон билан тўлиб йўқолади, бошқа бођланишда ковак пайдо бўлади. Шундай қилиб гўё ковак кристаллнинг бир жойидан иккинчи жойига тар-тибсиз кўчиб юради.

1.14-расм. Ташқи электрик майдон берилганда яримўтказгичда эркин электронлар ва коваклар токининг пайдо бўлиши.

Агар бундай яримўтказгичга ташқи электрик майдон берилса, бу бођланишдан у бођланишга тартибсиз сакраб юрган валент элек-тронларнинг майдон йўналиши бўйлаб тартибли сакраб ўтишлари ва демак, валент зонада ковакларнинг ушбу электронларга тескари йў-налишдаги тартибли кўчиши-коваклар токи, ўтказувчанлик зонасида эса, эркин электронлар токи (1.14-расм) юзага келади.

Электронлари сони коваклари сонига тенг (n₀=p₀) бўлган, бир турдаги атомлардан ташкил топган соф яримўтказгич-хусусий ярим-ўтказгич дейилади. Масалан, таркибида бирорта ҳам нуқсони бўл-маган яримўтказгич хусусий яримўтказгич бўлиши мумкин. Таби-ийки, бундай яримўтказгичнинг ўтказувчанлиги берилган шароитда шу турдаги, лекин хусусий бўлмаган яримўтказгичникига қараганда ниҳоятда кичик бўлади. Масалан, хусусий яримўтказгич- кремний-нинг хона температураси шароитидаги солиштирма қаршилиги тах-минан 300 кОмсм атрофида бўлади. Шу билан бирга хусусий ярим-ўтказгичларда электрик токнинг пайдо бўлишида ҳам элек-тронлар, ҳам коваклар қатнашишини доим эсда тутиш лозим.