6. “Яримўтказгичлар физикаси” фанидан маъруза матнлари

1.7.2. Киришмали p-тур яримўтказгич
Уч валентли галлий ёки бор элементининг атомлари германий ва кремний кристалида валент зонага яқин жойлашган киришмавий сатҳ ҳосил қилади. Паст температураларда киришмавий сатҳ элек-тронлар билан тўлмаган. Бироқ, юқори температураларда электрон-лар иссиқлик ҳаракати туфайли уйђониши ҳисобига яримўтказгич валент зонасидан бу сатҳга ўтишлари мумкин. Бунда улар қўзђалмас манфий зарядларга айланиб (чунки бу сатҳлар анча чуқур бўлган-лигидан улардан электроннинг қайтиб чиқиши анча қийин) валент зонада ҳаракатчан қўшимча коваклар ҳосил қиладилар.
"Ковак"-мусбат зарядли эркин заряд ташувчи сохта зарра си-фатида намоён бўлади. Аслида у, кристалл панжарасидаги валент бођланишларда (1.2-расмдаги бођланишларни кўз олдингизга келти-ринг) бирор сабаб туфайли етишмай қолган электроннинг ўрнидир.
"Ковак"нинг моҳиятини тугал тушуниб олиш муҳим бўл-ганлиги туфайли биз бу ҳақда батафсилроқ тўхталамиз.
Масалан, кремний кристалл панжарасиниг 1.2-расмда келти-рилган бешта атомдан иборат уячасини олайлик. Бу уячада валент бођланишларда саккизта электрон иштирок этади. Бу электронлар-нинг тўрттаси марказдаги атомники, қолган тўрттаси атрофдаги қолган атомларникидир. ¡ша атрофдаги атомларнинг ҳар бири ҳам ўз навбатида, ўз атрофидаги қолган учта атом билан учта валент электрони ёрдамида валент бођланишлар ҳосил қилади. Хуллас, кремний кристалидаги атомларнинг ҳамма валент электронлари ва-лент бођланишларга умумлашган. Шу билан бирга, ҳар бир атомда электрик бетарафлик сақланиб қолади, яъни одатдагидек атом ядро-сидаги мусбат заряд атомдаги электронларнинг йиђинди заряди билан бетарафлашганича қолади.
Агарда, бирор валент бођланишдаги электрон қандайдир сабаб билан (масалан, иссиқлик энергияси ёки ташқаридан берилган бош-қа энергия ҳисобига) шу бођланишдан бўшаб ўтказувчанлик зонасига ўтиб кетса, у ҳолда шу валент электронини йўқотган атом мусбат ионга айланади, яъни шу атомда битта мусбат заряд-ковак пайдо бўлади. Агар шу бођланишнинг-ковакнинг атрофига бирорта электрон келиб қолса, уни шу ковак ушлаб олади ва натижада элек-троннинг бўш жойи-ковак рекомбинация йўли билан йўқолади.
Уч валентли киришма валент зонадан электрон олганлиги учун уни акцептор киришма дейилади. Хўш, бу киришма нима сабабдан ўзига электронни олар экан Юқорида айтилганидек, кремний атоми тўрт валентли бўлганлигидан, кристалл панжара тўртта электрон би-лан ковалент бођланиш ҳосил қилади. Энди унинг ўрнига 3 ва-лентли атом кирса, тўла ковалент бођланиш ҳосил қилиш учун унга битта электрон етишмайди(1.16б-расм), яъни ковак юзага келади. Энди бирор йўл билан битта электронни қўшиб олиш имконияти туђилиши билан киришма атом бу имкониятини амалга оширади. Бундай электронлар кристаллда берилган ҳароратда иссиқлик ҳара-катининг флуктуацияси ҳисобига доимо ҳосил бўлиб туради. Демак, кристаллнинг бирлик ҳажмида унга киритилган акцептор атомлар-нинг концентрациясига мос концентрацияда коваклар мавжуд бўла-ди. Кристалл электрик ўтказувчанлиги бу ҳолда асосан коваклар би-лан белгиланганлиги учун бундай яримўтказгични p-тур ёки ковак яримўтказгич деб атайдилар. p-тур яримўтказгичда коваклар асосий заряд ташувчилар, электронлар эса, ноасосий заряд ташувчилардир.
1.17-расмда p-тур яримўтказгичда ток ҳосил қилувчи ҳаракат-чан заряд ташувчилар кўрсатилган.
n-тур ва p-тур яримўтказгичларда ноасосий заряд ташувчилар-ни ҳисобга олмаса ҳам бўлар экан, деган тасаввур пайдо бўлиши мумкин. Бу мутлоқо нотўђри фикр. Кўпчилик яримўтказгич асбоб-ларнинг иш жараёнида ноасосий заряд ташувчиларнинг аҳамияти катта. Бу ҳақда тегишли мавзуларда маълумотлар берилади.
1.15- ва 1.17-расмларда киришмалар киритилган яримўтказгич (масалан, кремний)нинг энергиявий диаграммалари кўрсатилган. Шуни айтиб қўйиш жоизки, хона температурасида тақиқланган зо-нанинг кенглиги германий яримўтказгич учун 0,67 эВ, кремний учун эса 1,12 эВ га тенг.

1
.17-расм. p-тур яримўтказгичда ҳаракатчан заряд ташувчилар