I bob. Elektronika sohasining rivojlanishi, yarimo'tkazgichlarning fizik xususiyatlari, yarimo'tkazgichli asboblar va ularning vazifalari

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