Elektroradio ashyolar va tibbiyot texnikasini

 YARIMO‘TKAZGICH MATERIALLAR
2.1. Yarimo‘tkazgichning fizik modeli
Yarimo‘tkazgich deb xona temperaturasida solishtirma o‘tka-
zuvchanligi 10
4
—10
-10
 sm/sm ni tashkil qiladigan, ya’ni o‘tkaz-
gichlar  (metallar)  va  dielektriklar  solishtirma  o‘tkazuvchanligi-
ning oralig‘ida joylashgan moddalarga aytiladi.
Amaliyotda keng qo‘llanilayotgan yarimo‘tkazgich material-
larni quyidagi guruhlarga bo‘lish mumkin: oddiy (sodda) yarimo‘t-
kazgichlar (elementlar), yarimo‘tkazgichli kimyoviy birikmalar va
yarimo‘tkazgich  komplekslar  (masalan,  keramik  yarimo‘tkaz-
gichlar).
Sodda yarimo‘tkazgichlarga bo‘r, kremniy, germaniy, fosfor,
margimush,  oltingugurt,  selen,  tellur  va  yod  kiradi.  SiC,  InSb,
GaAs,  GaP,  InP,  InAs,  GaSb,  CdS,  CdSe,  PbS  lar  yarimo‘t-
kazgichli  kimyoviy  birikmalar  hisoblanadi.  Keng  tarqalgan
yarimo‘tkazgichli kompleks bo‘lib tirit — gil tuproq bilan mah-
kamlangan SiC urug‘lari va silit — suyuq shisha bilan bog‘langan
SiC urug‘lari hisoblanadi.
Yarimo‘tkazgichli  materiallar  kristall  va  amorf,  qattiq  va
suyuq  bo‘lishi  mumkin.  Ko‘p  yarimo‘tkazgichlar  kristall  qattiq
jismni tashkil etadi. Tuzilishidagi va kimyoviy tarkibidagi farqlariga
qaramasdan barcha yarimo‘tkazgichli materiallar tashqi energetik
ta’sir  natijasida  o‘z  elektr  xossalarini  kuchli  ravishda  o‘zgarti-
rishlari  mumkin.
Qattiq jismlarning elektr xossalari erkin elektronlarning kon-
sentratsiyasi bilan aniqlanadi. Potensiallar farqi ta’sirida ma’lum

---

24
yo‘nalish bo‘ylab  harakatlanishi mumkin  bo‘lgan elektronlar  —
erkin  elektronlar  deyiladi.  Qattiq  jism  atom  yoki  molekulalar
tizimidan  iborat.  Atomdagi  elektronlar  faqat  ma’lum  (diskret)
energiya qiymatiga — energetik sathlarga egadirlar. Atomlarning
bir-biri  bilan  kuchli  o‘zaro  ta’siri  hisobiga  energetik  sathlar
energetik  zonalarga  birlashishi  mumkin.  Demak,  turli  kristallar
o‘zining  zona  diagrammalari  bilan  xarakterlanadi,  unda  ruxsat
etilgan  zonalar,  taqiqlangan  zonalar  bilan  almashinib  turadi.
Yuqori joylashgan ruxsat etilgan zona — o‘tkazuvchanlik zonasi,
uning  ostida  joylashgan  zona  —  valent  zona  deb  ataladi.
O‘tkazuvchanlik zonasining eng pastki (kichik energiyali) sathi —
o‘tkazuvchanlik zonasining tubi deb ataladi. Valent zonasining eng
yuqori  (katta  energiyali)  sathi  —  valent  zonasining  shiði  deb
ataladi. Absolut nol temperaturada valent zonadagi barcha energetik
sathlar elektronlar bilan to‘lgan bo‘ladi. Bu vaqtda o‘tkazuvchan-
lik zonasi umuman bo‘sh yoki pastki sathlarigina to‘lgan bo‘ladi.
Birinchi  holat  metallarga  xos,  ikkinchi  holat  esa  —  xususiy
(kiritmasiz) yarimo‘tkazgichlarga va dielektriklarga xos (2.1-rasm).
2.1-rasm. Metall, yarimo‘tkazgich va dielektrikning
T=0  K dagi zona diagrammalari.
Metall
Yarimo‘tkazgich
Dielektrik
O‘tkazuvchanlik  zonasi
O‘tkazuvchanlik  zonasi
O‘tkazuvchanlik  zonasi
Taqiqlangan zona
Taqiqlangan zona
Valent zona
Valent zona
Valent zona

---

25
Vertikal o‘q bo‘ylab energiya W qo‘yilgan. Metallarda o‘tkazuv-
chanlik zonasi valent zonasiga kirishib ketgan bo‘ladi.
Dielektriklarda  esa  taqiqlangan  zona  kengligi  bir  necha
elektron-voltni (elektron-volt, bu elektron 1 V potensiallar farqi-
dan  olgan  energiyasi)  tashkil  etadi.  Eng  keng  qo‘llaniladigan
yarimo‘tkazgichlarning taqiqlangan zona kengligi 0,5  2,5 eV ni
tashkil etadi.
Energetik sathlarning egallanganlik holati kristallarning elektr
o‘tkazuvchanligida  namoyon  bo‘ladi.  Tashqi  manba  hisobiga
kristallda elektr tokni yuzaga keltirish uchun elektr maydon hosil
qilinadi.  Bu  maydon  elektronlarni  tezlatadi  va  ularning  ener-
giyasini oshiradi. Zona diagrammasi tilida bu jarayon elektronlarning
qo‘zg‘atilishi deyiladi. Bunda elektronlar dastlabki egallab turgan
energetik sathidan zonaning boshqa yuqoriroq sathiga ko‘chadi.
Elektronlar  bilan  butkul  to‘lgan  zonadagi  elektronlar  o‘z  ener-
giyalarini  o‘zgartira  olmaydilar  va  shu  sababli  elektr  toki  hosil
qilishda ishtirok eta olmaydilar. Demak, T=0 K da yarimo‘tkaz-
gichning elektr o‘tkazuvchanligi nolga teng.