|
27.6 Yarim o’tkazgichlarning aralashma elektr o’tkazuvchanligi
Oldingi
paragraflarda
ideal
sof
yarim
o’tkazgich elektr o’tkazuvchanligining mexanizmi
bilan
tanishdik.
Lekin,
odatda,
ideal
sof
yarimo’tkazgich bo’lmaydi. Har qanday yarim
o’tkazgichga bir qancha miqdorda uzga element
atomlari aralashgan bo’ladi. Umuman, har qanday
jismdagi aralashma ham shu jismning elektr
xususiyatiga ta’sir qiladi. Masalan, metallardaga
aralashmalar
ularning
qarshiligini
orttiradi.
Dielektrdagi arlashma tufayli tok tashuvchilar vujudga keladi. Bu esa
dielektrekning nihoyatda zaif elektr o’tkazuvchanligiga sabab bo’ladi. Yarim
o’tkazgichlardachi?
Bu savolga javob topish uchun quyidagi hollarni ko’raylik:
1.
To’rt valentli germaniy va kremniy tomlardan tuzilgan kristall
panjaraning ba’zi tugunlarida besh valentli atomlar, masalan, fosfor yoki mishyak
joylashgan bo’lsin. Bu holda aralashma atomining to’rt valent elektroni qo’shni
germaniy atomlari bilan kovalent bog’lanishda bo’ladi. Beshinchi elektron esa
atom bilan shunchalik zaif bog’langan bo’ladiki, hatto issiqlik harakati energiyasi
bu elektronni atomdan ajralib ozod bo’lishiga yetarli bo’ladi. Shu tarika har bir
aralashma atomdan bittadan elektron ajralib chiqadi va bu elektronlar yarim
o’tkazgichda tok tashuvchi vazifasini bajaradi. Yarimo’tkazgichlarning xususiy
elektr o’tkazuvchanligi mexanizmidan farqli ravishda ko’rilayotgan holda faqat
elektronlar vujudga keladi, ya’ni elektron bilan birgalikda teshik vujudga
kelmaydi. Beshinchi valent elektrondan ajralgan aralashma atomi musbat
zaryadlanib qoladi, ammo bu musbat zaryad kristall panjara bilan bog’liq bo’lib
tashqi elektr maydon ta’sirida kucha olmaydi.
27.7-rasm
430
Demak, to’rt valentli element atomlaridan tuzilgan kristallga besh valentli
elementlar atomlari aralashgan bo’lsa, bunday yarimo’tkazgichlarning elektron
o’tkazuvchanlik
bo’ladi.
Kupincha
bunday
o’tkazuvchanlikni
n- tip
o’tkazuvchanlik deb ataladi. Aralashma atomi o’tkazgichga elektron berayotganligi
uchun, odatda uni donor yoki n – tip aralashma deyiladi.
Aralashma atomlari tufayli kristall panjaraning maydoni ideal sof
yarimo’tkazgich panjarasining maydonidan farqli
bo’ladi. Bu esa taqiqlangan zonada donor sathlarning
vujudga kelishiga sabab bo’ladi. Donar sathlar
odatda, o’tkazuvchanlik zonasining tubiga yaqin
joylashgan bo’ladi (27.7-rasm).
Masalan, kremniyga mishyak aralashtirilgan bo’lsa,
W
d
0, 05 eV bo’ladi. Shuning uchun unchalik
yuqori bo’lmagan temperaturalarda issiqlik harakat
energiyasi donor sathidagi elektronlarni
27.8-rasm
o’tkazuvchanlik zonasiga ko’chirishga yetarli bo’ladi.
Elektr maydon ta’sirida bu elektronlar o’tkazuvchanlik yuqori sathiga ko’tariladi.
2.
To’rt valentli element atomlaridan iborat bo’lgan kristall panjaraning
ba’zi tugunlariga uch valentli element atomlari joylashgan bo’lsin. Masalan,
germaniyga indiy qo’shilgan bo’lsa, indiyning uch valent elektroni uch qo’shni
germaniy atomlari bilan kovalent bog’lanishda bo’ladi. To’rtinchi germaniy atomi
bilan kovalent bog’lanishni to’ldirmagan bo’ladi, yani batta elektron uchun bo’sh
joy mavjud bo’ladi. Qo’shni germaniy atomlarining birorta elektron o’z atomidan
ajralib bu bo’sh joyni to’ldiradi. Natijada aralashma atomi atrofida bog’lanish
to’ldi, lekin elektronni yo’qotgan germaniy atomi atrofida teshik vujudga keldi. Bu
teshik ikkinchi germaniy atomidan ajralib chikgan elektron bilan to’ldirilishi
mumkin. Natijada birinchi atomning teshigi to’ldiriladi, lekin ikkinchi atom
atrofida teshikvujudga keladi va xakozo. Shu tarika teshik kristall bo’ylab xaotik
tarhda kuchadi. Agar yarim o’tkazgichda elektr maydon hosil qilinsa, teshik elektr
431
maydon kuchlanganligi yo’nalishida kuchib, yarimo’tkazgichda teshikli elektr
o’tkazuvchanlik hosil bo’ladi. Bunday, elektr o’tkazuvchanlikni p- tip
o’tkazuvchanlik deb ham ataladi. p- tip yarim o’tkazgichdagi aralashma atomi
kristallni tashkil etuvchi asosiy atomning elektronini qabo’l qilib olishi natijasida
teshik vujudga kelganligi uchun, odatda, uni akseptor yoki r- tip aralashma
deyiladi.
ρ –tip aralashma tufayli taqiqlangan zonada akseptor sathi vujudga keladi
(27.8-rasm). To’ldirilgan valent zonaning yuqori energetik sathdan akseptor sathga
elektronlarning o’tishi uchun lozim bo’lgan energiya W
a
taqiqlangan zonaning
energetik kengligidan ancha kichik bo’ladi. Bu o’tish natijasida to’ldirilgan valent
zonada « bo’sh» energetik sathlar vujudga keladi. Elektr maydon ta’sirida quyiroq
sathlardagi
elektronlar
yuqoriroq sathlarga ko’tariladi. Natijada teshiklar
elektronlarning ko’chishiga teskari yo’nalishda kuchadi.
Demak, o’tkazgich aralashma o’tkazuvchanligining mexanizmi aralashm va
asosiy atomlarning valentligiga bog’liq. Umuman past temperaturalarda
yarimo’tkazgichning elektr o’tkazuvchanligi asosan aralashma o’tkazuvchanlikdan
iborat bo’ladi. Yuqoriroq temperaturalarda isssiklik harakat energiyasi valent
zonadagi elektronlarning o’tkazuvchanlik zonasiga ko’chirishga yetarli bo’lib
qoladi. Natijada xususiy o’tkazuvchanlikga sabab bo’luvchi elektron – teshik
vujudga keladi. Shuning uchun bunday temperaturalarda aralashma va xususiy
o’tkazuvchanliklarni hisobga olish kerak. Juda yuqori temperaturalarda esa
xususiy o’tkazuvchanlik aralashma o’tkazuvchanligidan ancha katta bo’lganligi
uchun aralashmali o’tkazuvchanlikni hisobga olmasa ham bo’ladi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
