Elektrotehnika va elektronika

16.4 Yarim o
‘
tkazgichlarning xususiyatlari.
 
Yarimo‘tkazgichlar,  ularning  xususiyatlari  tufayli,  o‘tkazgichlar  va 
dielektriklar o‘rtasida maxsus - oraliq holatni  egallaydi. Yarimo‘tkazgichlarning 
bir  qator  xususiyatlari  ularning  zamonaviy  jihozlarda  keng  qo‘llanilishini 
belgilaydi. Yarimo‘tkazgich qurilmalarini ishlab chiqarish texnologiyasi juda tez 
rivojlanmoqda.  Yaxshilangan  tavsiflarga  ega  yarimo‘tkazgichli  qurilmalar,  shu 
jumladan, 
yangi 
fizik 
tamoyillarga 
asoslanib 
ishlaydigan 
qurilmalar 
yaratilmoqda. 
Ko‘plab 
elementlar 
va 
noorganik 
birikmalar 
va 
moddalarni 
yarimo‘tkazgichlarga  kiritish  mumkin  -  bular  kremney,  germaniy,  indiy,  fosfor 
va  boshqalar  kabi  kimyoviy  elementlar  oksidlar,  sulfidlar,  selenidlar  va 
telluridlar,  ayrim  qotishmalar  va  bir  qator  minerallardir.  Kremniy  karbidi  va 
arsenid galliy asosida yarimo‘tkazgichlar juda istiqbolli. 
Yarimo‘tkazgichlar kristalli, amorfli va suyuq bo‘ladi. 
Yarimo‘tkazgichlar metall va dielektriklar  o‘rtasidagi aniq  solishtirma  elektr 
o‘tkazuvchanligi  mavjud  bo‘lgan  moddalarni  o‘z  ichiga  oladi.  Xona  haroratida 
yarim  o‘tkazuvchilarning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi  10
-10
   dan 10
3
 Om
-
1
·sm
-1
 ga (metall uchun 10
4
...10
6 
Om
-1
·sm
-1
, dielektriklar uchun - 10
-12
…10
-11 
Om
-
1
·sm
-1
) . Yarimo‘tkazgichlar texnikasida odatda faqat kristall yarimo‘tkazgichlar 
(asosiy  moddalarning  10
10
  ta  atomiga  bir  nechta  kiritilgan  atomining 
aralashmalari bilan qo‘shiladigan kristallar). 
Yarimo‘tkazgichlarning  metallardan  asosiy  farqi,  harorat  ko‘tarilganda 
o‘ziga xos elektr o‘tkazuvchanligining ortishi hisoblanadi. Metallarda esa harorat 
oshib borishi bilan ularning elektr o‘tkazuvchanligi pasayadi. 
Qurilmalarni loyihalashdagi muhim ustunligi yarim o‘tkazgichlarning elektr 
o‘tkazuvchanligini  tashqi  ta’sirlarga:  issiqlik,  nurlanish,  elektr  va  magnit 

---

229 
 
maydonlarga,  bosim,  tezlanishga,  shuningdek,  oz  miqdorda  aralashmalar 
tarkibiga bog‘liqligi hisoblanadi. 
 
16.4-rasm. Kristalli panjaradagi 
bog‘lanishlar. 
 
 
 
 
 
Yarimo‘tkazgichlarning    xususiyatlari,  qattiq  moddalarning  zonalar 
nazariyasi  yordamida  yaxshi  tushuntiriladi.  Ushbu  nazariyaga  ko‘ra, 
moddalarning  atomlari  yadro  va  yadro  atrofida  yopiq  orbitada  harakatlanadigan 
elektronlardan  iborat.  Atomdagi  elektronlar  qobiqlarda  guruhlanadi(bo‘linadi). 
Asosiy  yarimo‘tkazgichli  materiallarda  yarimo‘tkazgichli  qurilmalarni  yaratish 
uchun - kremniy va germaniyni ishlatiladigan asosiy yarimo‘tkazgich materiallari 
kristalli tetraidrik  panjaradan foydalaniladi. 
Har  bir  valentli  elektron,  ya’ni  atomning  tashqi,  to‘lmagan  qobig‘ida 
joylashgan  elektronlar,  kristallda  nafaqat  o‘ziga,  balki  qo‘shni  atom  yadrosiga 
ham  tegishli.  Kristall  panjaradagi  barcha  atomlar  bir-biridan  bir  xil  masofada 
joylashgan va kovalentli bog‘langan (ikki atomning  valentligi ega elektron jufti 
o‘rtasidagi  bog‘liqlikga  kovalent  bog‘liqlik  deyiladi,  16.4-rasmda  germaniy 
uchun  ikki  chiziqni  ko‘rsatadi).  Mazkur  bog‘lanishlar  ancha  kuchli,  va  ularni 
uzib tashlash uchun tashqi tomondan energiya qo‘yilish talab etiladi. 
W  elektron  energiyasi  diskretli  bo‘lganligi  uchun,  elektron  faqat  uning 
energiyasiga  mos  keladigan  orbita  bo‘ylabgina  harakatlanishi  mumkin. 
Elektronlar  egallashi  mumkin  bo‘lgan  energetik  daraja(sath),  16.5a.–  rasmga  
binoan  keltirilgan  diagrammada  yaqqol  tasvirlangan.  Orbita  yadrodan  qanchalik 
uzoq bo‘lsa,  undagi elektronning  energiyasi va  energetik  darajasi(sathi)  (16.5a-
rasmda  I,  II,  III  tasvirlar)    shunchalik  yuqoriroq  bo‘ladi.  Barcha  energetik 
darajalar(sathlar)    elektronlar  uchun  taqiqlangan  energiyaga  mos  keladigan 
taqiqlangan  zonalar  ΔW  bilan  ajratiladi.  Energetik  zonada  ruxsat  etilgan 
daraja(sath)larning  soni  kristaldagi  atomlar  soniga  teng.  Ruxsat  etilgan 

---

230 
 
zonalarning  kengligi  odatda  bir  necha  elektron  voltga  teng.  Elektronlar  mavjud 
bo‘lmagan, ruxsat etilgan, zonalar erkin deb ataladi (16.5-rasmda a  I tasvir). 
Nolga teng bo‘lgan haroratda elektronlari mavjud emas va yuqori haroratlarda 
ular  mavjud    bo‘lgan  erkin  zonani  o‘tkazuvchanlik  zonasi  deb  ataladi.  Qattiq 
metallarning  metall,  yarim  o‘tkazgich  va  dielektriklarga  ajratilishi  valentli 
zona(I,  II)  bilan    o‘tkazuvchanlik  zonasi  o‘rtasidagi  ruxsat  etilmagan  zonanibg 
kengligiga  asoslangan,  shuningdek,  ruxsat  etilgan  energetik  sathlarini  to‘ldirish 
darajasidan  kelib  chiqadi  (16.5-rasm  b-tasvirda  mos  ravishda  metallar, 
yarimo‘tkazgichlar va dielektriklardagi energetik sathlar ko‘rsatilgan). 
Ruxsat etilmagan  ΔW zonaning eni xususiy o‘tkazuvchanligining faollashuv 
energiyasini aniqlaydi. Metalllar uchun u nolga teng, yarimo‘tkazgichlar uchun 2 
eV dan kam va dielektriklar uchun 2 eV dan ortiq.  
Biror  element  o‘tkazuvchanlikka  ega  bo‘lishi  uchun,  u  erkin  zaryad 
tashuvchilarga  ega  bo‘lishi  kerak.  Yarimo‘tkazgichlarda,  zaryad  tashuvchilar 
elektronlar va kavaklardir. Metallarda tashuvchilar elektronlardir. 
Nol  haroratida,  kiritmalari  bo‘lmagan  yarimo‘tkazgichlarda,  erkin    bepul 
zaryad tashuvchilari mavjud emas. Biroq, 
 
 
Shakl. 16.5-rasm. Energetik sathlar. 
a - energiya darajasining zonalari; b - metall, yarimo‘tkazgich va dielektrik 
energiya sathi. 
 
tashqi ta’sirda,  masalan, haroratning oshishi bilan kovalent bog‘lanishlarning  bir 
qismi  uzilishi  va  erkin  bo‘lgan  valentli    elektronlar  o‘z  atomlarini  tark  etishi 
mumkin.    Elektronni  yo‘qotish  atomni  musbat ionga  aylantiradi.  Elektron ilgari 
joylashgan joydagi bog‘lanishlarda erkin(bo‘sh) joy –