6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

1.8.5. Эркин заряд ташувчиларнинг эркин югуриш йўли

Яримўтказгичга ташқи майдон берилмаганда эркин электронлар исталган йўналишда тартибсиз ҳаракат қилади. Электрик майдон Е таъсир этганда эса электрон майдон бўйлаб йўналган тезланиш ва қўшимча тезлик олади, бунда _с -тезланиш вақти. Агар _с истаганча катта бўлганда электроннинг тезлиги  чексиз ўсиб бораверган бўлар эди. Бироқ, бу ҳолат фақат атомлари ўз жойида тинч турган идеал кристалл панжараларда амалга ошиши мумкин. Аслида эса реал кристаллардаги даврий майдон, биринчидан, атомларнинг иссиқлик ҳаракатлари, иккинчидан, кристалл панжарадаги турли нуқсонлар таъсири сабабли бузилган бўлади.

Шулар туфайли электрон, ўз йўлининг фақат қисқа қисмида-гина эркин юра олади, сўнгра бошқа атом ёки нуқсонлар билан тўқнашиб тезланиши ва тезлигини йўқотади. Электроннинг тезланиш олиши янгидан бошланади.
Ана шу l_n йўл электроннинг эркин югуриш йўли деб аталади. _е-вақт эркин югуриш вақти дейилади:
(1.14)
бу ерда, -электроннинг тўқнашишлар орасидаги тезлиги. Тажриба кўрсатадики, l_n одатда жуда кичик, яъни 10^-5 см атрофида. Шунинг учун электроннинг бу масофада Е майдон таъсирида олган қўшимча тезлиги унинг иссиқлик ҳаракати тезлиги ₀ га қараганда жуда кичик. Шу сабабли (1.14) формулада  нинг ўрнига ₀ ни қўйиш мумкин:
(1.15)


1.8.6. Эркин заряд ташувчиларнинг ҳаракатчанлиги

Щаракат тезлигини деярли йўқотган электрон Е электрик майдон таъсирида  қўшимча тезлик олса, у ҳолда электроннинг майдон бўйлаб ҳаракатидаги ўртача тезлиги:

(1.16)
бу ерда, (1.17)
электроннинг ҳаракатчанлиги дейилади. Яъни, электроннинг кучлан-ганлик катталиги 1 В/см бўлган майдонда олган тезлиги электрон-нинг ҳаракатчанлиги деб аталади. Бу ифодадан кўринишича, эркин заряд ташувчининг ҳаракатчанлиги унинг самаравий массасига тес-кари мутаносиб бўлиб, ўлчов бирлиги см²В^-1 с^-1 га тенг.
Худди юқоридагидек, ковак учун ҳам ҳаракатчанлик ифодаси-ни ёзишимиз мумкин:
(1.18)
Эркин заряд ташувчиларнинг ҳаракатчанлиги кристалл панжа-ранинг хоссаларига, унда киришмаларнинг бор ёки йўқлиги ва тем-пературага бођлиқдир.
Хона температурасида электронларнинг ҳаракатчанлиги кремнийда 1350 см²В^-1с^-1, германийда эса 3900 см²В^-1с^-1 га тенг. Температура ортиши билан кристалл панжарадаги атомларнинг иссиқлик тебранишлари кўпайиши туфайли электронларнинг сочилиши ҳам кучаяди, ҳаракатчанлиги эса камаяди.
Тажрибадан қуйидаги муносабатлар топилган:
, кремний учун,
, германий учун.
Киришмалар концентрацияси у қадар юқори бўлмаганда, (10¹⁵ -10¹⁶ см^-3 атрофида) улар ҳаракатчанликка сезиларли таъсир кўрсат-майди. Бундан юқорироқ концентрацияларда эса, киришмалар ҳара-катчанликни сусайтиради. Ковакларга келсак, уларнинг хона темпе-ратурасидаги ҳаракатчанлиги кремнийда 430 см²В^-1с^-1, германийда эса 1900 см²В^-1с^-1. Температура ортиши билан коваклар ҳаракатчанлиги электронларникига қараганда кескинроқ камаяди
, кремний учун,
, германий учун.
Ҳозирги замон техникасида ишлатиладиган яримўтказгичлар орасида эркин заряд ташувчиларининг ҳаракатчанлиги энг юқори бўлганлари бу-GaAs ва JnSb кристалларидир. Уларда электронларнинг ҳаракатчанлиги 910⁵ см²В^-1с^-1 гача боради.