1.3.
Yarim o'tkazgichli asboblar va ularning vazifalari
Misol uchun yarim o'tkazgichning tipik vakili bo'lgan germaniyni qaraylik.
Uning tartib nomeri 32 va to'rtta elektron qobig'i mavjud: 1-qobiqda 2 ta; 2-
qobiqda 8 ta, 3-qobiqda 18 ta,4- qobiqda esa 4 ta elektron joylashgan. Uchta ichki
qobiqdagi elektronlar turg'un bo'lib, kimyoviy reaksiya-larda ishtirok etmaydi.
Oxirgi to'rtinchi qobiqdagi elektronlar esa atom yadrosi bilan juda kuchsiz
bog'langan. Aynan shu elektronlar elementning boshqa atomlarining nechtasi bilan
kimyoviy bog'lanishga kira olish qobiliyatini ko'rsatib, mazkur elementning
valentligini aniqlaydi. Shuning uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi
yoki valentli elektronlar deyiladi. Tashqi qobig'ida to'rtta elektroni mavjud bo'lgan
germaniyning valentligi to'rtga teng. Mazkur atomga boshqa atomlar
yaqinlashganida valent elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan oson
ta'sirlashadi va kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Atom qobig'iga ma'lum energiya
berilganda atomnig ionlashuvi ro'y berishi mumkin. Aynan so'nggi qobiqdagi
elektronni ozod qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi. Germaniy, kremniy
va yarim o'tkazgichlarning boshqa bir qancha vakillari kristall moddalar
hisoblanadi. Ularning atomlari ma'lum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan bo'ladi.
O'tkazgichlar, yarim o'tkazgichlar, izolyatorlar. Elektronni valent zonadan
o'tkazish zonasiga o'tkazish uchun tashqaridan malum energiya berish kerak.
Elektron turg'un holatdan (to'ldirilgan holatdan) . erkin holatga (o'tkazish zonasiga)
o'tishda yengish kerak bo'lgan man qilingan zonanirtg kengligi qattiq jismlarni
metallar, yarim o'tkazgich-lar va izolyatorlarga ajratishning asosiy mezonlaridan
biridir. Bunga keltirilgan sxemalardan osongina ishonch hosil qilish mumkin.
Zonalarning elektronlar bilan to'ldirilganligi va man qilingan zonaning kengligiga
qarab to'rtta hoi bo'lishi mumkin. Eng yuqori zona elektronlar bilan qisman
to'ldirilgan, ya'ni unda bo'sh sathlar mavjud. Bu holda elektron juda kam energiya
olganda ham shu zonaning yuqoriroq energetik sathiga o'tishi, ya'ni erkin bo'lib,
tok o'tkazishda ishtirok etishi mumkin. Demak, qattiq jismda qisman to'ldirilgan
zona mavjud bo'lsa, bu jism elektr tokini o'tkazadi. Aynan shu xususiyat metallarga
xosdir. Agar valent zona va o'tkazish (erkin) zonasi bilan qisman ustma-ust tushsa
ham, qattiq jism elektr tokini o'tkazuvchi bo'ladi. Bu Mendeleyev elementlar
davriy sistemasidagi II guruh elementlari Be, Mg, Ca, Zn ....larga xos xususiyatdir.
Energetik sathlari faqat valent zona va o'tkazish zonasidan iborat qattiq
jismlar, man qilingan zonasining kengligiga qarab dielektriklar va yarim
o'tkazgichlarga ajratiladi. Agar kristallning man qilingan zonasining kengligi bir
necha elektron-volt bo'lsa, issiqlik harakati elektronni valent zonadan o'tkazish
zonasiga sakrata olmaydi va bunday kristallarga dielektriklar deyiladi. Agar man
qilingan zona uncha katta bo'lmasa (AE~ 1 eV), elektronni valent zonadan
o'tkazish zonasiga issiqlik yoki biror boshqa ta'sir bilan ko'chirish mumkin.
Bunday kristallarga yarim o'tkazgich-lar deyiladi. Masalan, germaniy uchun AE=
0,72 eV, kremniy uchun AE=1.11 eV ni tashkil qiladi. Shunday qilib, o'tkazgichlar
uchun man qilingan zonaning kengligi no'lga teng, yarim o'tkazgichlar uchun 2eV
dan oshmaydi, dielektriklar uchun esa 2eV dan katta bo’ladi.
Ming yillar o‘tib, insoniyatning eng buyuk ixtirolari haqida kitob chiqarilsa,
o‘sha paytdagi avlodlar albatta 1947-yilning 16-dekabr sanasini "Axborot erasining
boshlanishi" sifatida alohida qayd etishadi. Aynan shu kuni, Bell laboratoriyasi
xodimlari - Jon Bardin (1908-1991) va Uolter Bratteyn (1902-1987) ikkita yuqori
elektrodlarni, germaniy plastinkasi bilan ishlov berilgan va uchinchi, elektr
kuchlanish manbaiga ulangan elektrodga joylashtirilgan maxsus plastinka bilan
ulab, ajoyib bir mikroelektron detalni yaratishdi. Ushbu detalda, yuqori
elektrodlardan biriga past kuchlanishli tok oqizilganda, ikkinchi yuqori elektrodda
nisbatan kuchliroq tok paydo bo‘lar edi. Shu tarzda haqiqatan ham
axborotlashtirish erasini boshlab bergan eng muhim vositalardan biri - tranzistor
ixtiro qilindi.
Aslida
ixtironing
ahamiyatini
inobatga
olsak,
uning
mualliflari
xursandlikdan raqs tushib yuborishlari ham mumkin edi. Biroq, Bardinning o‘z
ixtirosiga munosabati juda sovuqqon tarzda bo‘lgan. Muhim amaliy ixtiro
muallifiga aylangan kuni Jon Bardin kechki payt uyiga kelib, xotiniga "Bugun biz
muhim bir narsani ixtiro qildik..." - deb qisqa luqma tashlagan xolos.
Laboratoriyada Bardin va Bratteyn bilan birga ishlagan Uilyam Shokli
(1910-1989) ham o‘z hamkasblarining ixtirolari ahamiyatini birinchilardan bo‘lib
anglab yetgan va tez orada tajribalarga qo‘shilib, u ham tranzistorlarning va
umuman yarimo‘tkazgichlarning keyingi takomillashtirilishida katta xizmat
ko‘rsatgan. Keyinchalik, tranzistorni ixtiro qilganlik uchun Bell laboratoriyasi
patenti olinganda, Shokli patentda o‘z familiyasi kiritilmaganligini ko‘rib toza
xunob bo‘lgan edi. Chunki, patentda faqat Bardin va Bratteynning ism-shariflari
qayd etilgan edi xolos. Bundan achchiqlangan alamzada Shokli, tranzistorlarni
takomillashtirish yo‘lida yanada chuqur izlanishlar olib bordi va nihoyatda muhim
konstruksion o‘zgartirishlar kiritib, mazkur detalning samaradorligini yanada
oshirdi.
Tranzistor bu - elektr signallarini kuchaytirish, generatsiyalash yoki
kommutatsiyalash uchun qo‘llaniladigan yarimo‘tkazgich mikroelektron detaldir.
Yarimo‘tkazgichning o‘tkazuvchanligini o‘zini ham unga berilayotgan elektr
signallari vositasida boshqarish mumkin. Tranzistor konstruksiyasiga bog‘liq
holda, uning kontaktlaridan bir juftiga berilgan tok yoki kuchlanish boshqa bir
kontakt orqali oqayotgan tokni o‘zgartiradi.
Hozirda butun dunyoda ishlab turgan milliardlar turli xil elektron uskunalar -
telefonlar, kompyuterlar, bankomatlar, svetoforlar, avtomobillar, televizorlar,
radio, nusxa ko‘paytiruvchi qurilma (kseroks) va ho kazo minglab nomdagi
elektron asbob-uskunalarning barcha-barchasi ularning sxemalarida qo‘llangan
aynan tranzistorlar tufayli ishlamoqda. Shubhasizki, tranzistor - zamonaviy
elektronika va mikroelektronikaning yuragi, yoki miyasi desak ham aslo
mubolag‘a bo‘lmaydi. Tranzistor shubhasiz ming yillar keyin ham insoniyatning
eng buyuk ixtirolari qatorida qolaveradi. Hozirda esa, tranzistorlarning yangi
avlodi - atiga bitta atom qalinligida bo‘lgan nanoo‘lchamli transizstorlarni yasash
ustida ishlar olib borilmoqda. Xususan, uglerod nanotrubkalaridan tranzistor
tayyorlash uchun foydalanish ustida amaliy tajribalar yuritilmoqda.
Tranzistor qo‘llash orqali ommaviy ishlab chiqarilgan ilk elektron uskuna -
"Regensy TR-1" deb nomlangan radio apparati bo‘lib, 1954-yilda ilk marta
namoyish qilingan. Ushbu tranzistorli radioni TR-1 kompaniyasi xodimi Richard
Kox patentlagan.
YArim o’tkazgichlarga gеrmaniy, krеmniy, mеtall oksidlari, arsеnid galliy,
oltingugurt birikmalari (sulfidlar) sеlеn birikmalari (slеnidlar) va boshqalar kiradi.
Yarim o’tkazgichli asboblardan biri yarim o’tkazgichli rеzistor bo’lib u bir nеchta
turlarga bo’linadi.
Chiziqli rеzistorlar
Do'stlaringiz bilan baham: |