Iii bob. Yarimo’tkazgich moddalar

Yarimo’tkazgichlarning  aralashmali  o’tkazuvchanligi.  Aralashmalar 

yordamida  yarimo’tkazgichlarning  qarshiligini  minglarcha  (hattoki  millionlarcha) 

marta  kamaytirish  mumkin.    Masalan,  kremniy  elementi  ichiga  undagi  atomlar 

soniga  nisbatan  0.001%  miqdoridagi  fosfor  atomlarining  kiritilishi  bilan,  хona 

temperturasida  uning  qarshiligini  juda  toza  kremniyga  nisbatan  birnecha  ming 

martacha kamaytiradi.  

Aralashmalar 

tok 

tashuvchilarning 

ishorasini 

belgilaydi, 

yarimo’tkazgichlarning  amalda  kuzatiladigan  elektr  o’tkazuvchanligini  vujudga 

keltiradi.  

---

 

 

73 

Aralashma deyilganda biz quyidagilarni nazarda tutamiz:  

1) asosiy modda tarkibiy qismlaridan birining ortiq yoki kamligi; 

2)  kristallning  biror  tugunidagi  atom  yoki  ionning  o’rnini  boshqa  element  atomi 

tomonidan egallanishi; 

3) kristall panjara tugunlarining oralig’iga kiritilgan boshqa element atomlari. 

Yarimo’tkazgichlarda  aralashmaninig  qanchalik  muhim  ahamiyatga  ega 

ekanligini  tushunish uchun kremniy kristalli panjarasidagi iхtiyoriy biror tugunni, 

5  valentli  bo’lgan  Fosfor  (P)  yoki  3  valentli  bo’lgan  Bor  (B)  element  atomi 

egallagan hollarini chuqurroq o’rganishga harakat qilaylik.  

Bu  vaqtda  fosforning  to’rtta  valent  elektroni  kremniyning  to’rtta  valent 

elektroni  bilan  mustahkam  valent  bog’lanish  hosil  qiladi.  Valent  bog’lanishda 

fosforning  beshinchi  valent  elektroni  qatnashmaydi,  u    faqat  o’z  yadrosi  bilan 

kuchsiz  bog’lanishda  bo’ladi  хolos.  Shuning  uchun  ham,  bu  beshinchi  valent 

elektron  tashqaridan berilgan  ozgina  qo’shimcha  energiya  (issiqlik  yoki  yorug’lik 

energiyasi)  hisobiga  o’z  atomidan  ajraladi.  Bu  valent  elektronning  ajralishi 

kovakning  hosil  bo’lishiga  olib  kelmasligini  bilish  qiyin  emas.  Agar  temperatura 

past  bo’lsa,  kremniyning  хususiy  o’tkazuvchanligi  hal  qiluvchi  ahamiyat 

o’ynamaganligidan,  o’tkazuvchanlikda  asosan  aralashma  atomlaridan  ajralgan 

elektronlargina  qatnashadi.  Yarimo’tkazgichning  bunday  o’tkazuvchanligini 

elektron (n-tipli) o’tkazuvchanlik deb ataladi. Kristall panjaraga o’z elektronlarini 

berishga intiluvchi aralashma atomlari esa donorlar deb yuritiladi. 

Bu holda kremniy panjarasidagi atomlardan birining o’rnini uch valentli Bor 

atomi  egallagan  bo’ladi.  Ammo  kremniyning  to’rtinchi  valent  elektroni  juft 

bog’lanish hosil qilishi uchun Borda bitta elektron etishmaydi.  Bor atomi bu holda 

kremniy atomi bilan to’liq bog’lanish hosil qilishga intilib, qo’shni bog’lanishdan 

bitta elektronni tortib oladi va o’z navbatida manfiy ionga aylanib qoladi, elektron 

ketgan bog’lanishda esa bo’sh o’rin - kovak hosil bo’ladi va tashqi elektr maydoni 

qo’yilganda  ketma-ket  hosil  bo’luvchi  kovaklar  harakati  hosil  bo’ladi.  Bunday 

o’tkazuvchanlikda  asosiy  rolni  kovaklarning  ko’chishi  o’ynaganligidan    kovak 

o’tkazuvchanlik yoki p-tipli o’tkazuvchanlik deb yuritiladi. Asosiy elementlarning 

---

 

 

74 

kristall  panjarasidan  elektronlarni  olish  uchun  intiluvchi  aralashma  atomlari  - 

akseptorlar deb yuritiladi. 

Tekshirishlar  shuni  ko’rsatdiki,  kremniyning  хususiy  o’tkazuvchanligi-da 

elektronni  ajratish  uchun  kamida  1,1  eV  energiya  kerak  bo’lsa,  aralashma 

atomlaridan  elektronlarni  ajratish  uchun  esa 



  0,04-0,08  eV    energiyagina  kifoya 

qiladi.  

Aralashma  atomlardan  elektronlar  ajralishi  osonlashishining  fizik  sababi, 

aralashma  atomlari  kiritilgan  muhitning  qutblanishidir.  Moddiy  muhitning  bu 

хususiyati dielektrik doimiyligi bilan хarakterlanadi.  

Muhitning  qutblanishi  kristallning  umumiy  energiyasini  kamaytirib, 

aralashma  atomida  esa  -  elektron  bilan  yadro  orasidagi  bog’lanishni 

kuchsizlantiradi. Natijada aralashma atomi elektronlarining harakatlanish orbitalari 

kattalashadi. Orbitaning kattalashishi esa o’z navbatida elektronni atomdan ajratish 

ishini, ya’ni ionlashtirish ishini kamaytiradi.   

Shuni  qayd  qilish  kerakki,  kristall  panjaraga  kirib  olgan  aralashma  atomlari, 

ideal  kristall  panjarasining  qat’iy  davriyligini  buzadi  va  ular  elektronlar  uchun 

o’ziga  хos  energetik  holatlarni  hosil  qiladi.  Bu  holatlar,  aralashma  zichligi  juda 

katta  bo’lmagan  holda,  mahalliy  holatlar  bo’ladi,  ya’ni  ular  aralashma  atom 

(ion)lar  yaqinidagi  mahalliy  joylarda  joylashgan  bo’ladi  (elektronlar  energiyalari 

sohalar ta’sirida), mahalliy holat sohalari ta’qiqlangan soha ichida joylashadi. Agar 

kirishma  hosil  qilgan  mahalliy  soha  o’tkazuvchanlik  yoki  valent  sohasiga  yaqin 

joylashgan bo’lsa, bunday soha sayoz soha deyiladi.    

Sayoz  sohalar  hosil  qiladigan  aralashmalar  erkin  zaryad  tashuvchilar  (erkin 

elektronlar  va  erkin  kovaklar)  miqdorini  (zichligini)    oshirish  imkonini  yaratib, 

yarimo’tkazgichning elektr o’tkazuvchanligini bevosita o’zgartirishi mumkin (buni 

fosfor  va  bor  misolida  ko’rdik).  Chuqur  sathlar  paydo  qiladigan  aralashmalar  esa 

yarimo’tkazgichning  birmuncha  boshqa  хususiyatlariga  bevosita  yoki  bilvosita 

ta’sir ko’rsatadi.  

Yarimo’tkazgichga  ham  donor  aralashma,  ham  akseptor  aralashma  kiritilgan 

bo’lsa,  donor  sathdagi  elektronlar  akseptor  sathlariga  o’tadi.  Agar  donor  zichligi 

---

 

 

75 

(N

D

) akseptor zichligi (N

A

) ga teng bo’lsa (N

D



N

A

) bunday yarimo’tkazgich to’la 

kompensirlangan yarimo’tkazgichlar deyiladi. 

 

Yuqorida  aytilgan  mulohazalar  aralashma  atomlarining  zichligi  uncha  katta 

bo’lmagan va bunda qo’shni aralashma atomlari bip-birlaridan yyetarlicha uzoqda 

bo’lgan  hollarga  tegishlidir.  Ammo,  aralashma  atomlarining  zichligi  yetarlicha 

katta bo’lsa, yuqoridagi shartlar bajarilmasligi mumkin. Bunda qo’shni aralashma 

atom elektronlar qobiqlari bip-biriga tushishi  va ular o’rtasida o’zaro ta’sirlashish 

kuchlari  hosil  bo’lishi  mumkin,  buning  natijasida  aralashma  hosil  qilgan  alohida 

energetik  sathlar  parchalanib,  elektronlar  uchun  aralashma  hosil  qilgan  energetik 

sohalarni  vujudga  keltiradi.  Yarimo’tkazgichlarda  aralashmalar  hosil  qiladigan 

sohani paydo bo’lishi boshlanadigan aralashma atom zichligi quyidagi ifoda bilan 

hisoblanadi:  N

k



2,2.10

24

(m*/m

o

)

3

,  bu  yerda  m*  -  effektiv  massa  (misol  uchun, 

kremniyda  elektron  uchun  m*

e

=0,33m

o

,  kovak  uchun  m*

h

=0,55  m

o

[

1

]).  Kremniy 

n-tip uchun N

k 



 5·10

19

 sm

-3

.  

Aralashma  zichligi  yetarlicha  katta  bo’lganda  aralashma  hosil  qilgan  soha 

kengayib,  o’tkazuvchanlik  yoki  valent  sohalari  bilan  tutashib  ketadi.  Bunday 

yarimo’tkazgich kuchli legirlangan yarimo’tkazgich deyiladi.  U yo n-turdagi, yoki 

p-turdagi  elektr o’tkazuvchanlikka ega bo’ladi.      

Chuqur  energetik  sohalar  hosil  qiladigan  aralashma  yarimo’tkazgichga 

kiritilganda, ta’qiqlangan sohaning o’rta qismida, o’tkazuvchanlik sohasi va valent 

sohadan  uzoqroqda  joylashgan,  elektronlar  uchun  energiya  sathlari  hosil  qiladi 

(хona temperaturasida, tashqi ta’sir bo’lmaganda o’tkazuvchan va valent sohalarga 

o’zidan  elektron  bermaydigan  va  bu  sohalardan  elektron  qabul  qilmaydigan 

energetik  sathlarni  chuqur  energetik  sathlar  desa  bo’ladi).  Chuqur  sathlar  yo 

donorlik,  yoki  akseptorlik  хossalariga  ega  bo’ladi.  Ba’zi  aralashmalar  bir  nechta 

sathlar  hosil  qilishi  mumkin,  ularning  ba’zilar  donor  bo’lsa,  boshqalari  akseptor 

bo’lishi  mumkin.  Bunday  aralashmalar  amfoter  aralashmalar  deyiladi.  Bu 

aralashmalarning  atomlari  nafaqat  tugunlarda,  balki  tugunlar  orasida  ham 

                                                 

1

 Р.Смит. Полупроводники. М.:ИЛ, 1962. 467 с 

---

 

 

76 

joylashadi. Ularning muayyan bir qismi elektr jihatdan faol (aktiv) bo’lsa, boshqa 

qismi esa elektr jihatdan nofaol bo’ladi. 

Agar ta’qiqlangan sohada aralashma bir nechta energiya sathlari paydo qilsa, 

bunday aralashmalar ko’p zaryadli aralashmalar deb yuritiladi. 

 

Ko’p zaryadli aralashma ikkita E

1



E

s

-0,2 eV va E

2



 E

s

-0,4 eV donor tabiatli 

energetik  sathga  ega  bo’lsin.  Agar  ikkala  energetik  sath  elektron  bilan  to’lgan 

bo’lsa, bu donor neytral holatda (bu holda F-Fermi sathi  E

1   

energiya  sathi  bilan 

o’tkazuvchan  soha  orasida  bo’ladi),  donor  bir  karra  ionlashgan  bo’lishi  uchun  F 

uning  E

1

  va  E

2 

sathlari  orasida,  ikki  karra  ionlashgan  bo’lishi  uchun  esa  E

2

  dan 

 

pastida (chuqurroqda) bo’lishi zarur. Temperatura,  sayoz va chuqur sath beradigan 

aralashma zichligini o’zgartirish  bilan  Fermi  sathini  keng  oraliqda  o’zgartirish 

mumkin. Fermi sathi

2)

 quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:  

        F 



 E

s

-kT



ln (N

c



n), F 



 E

v



kT



ln (N

v



p),                        (3.1) 

bu  erda    n-,    p-o’tkazuvchan  sohalardagi  erkin  elektronlar  va  valent  sohalardagi 

erkin  kovaklar  zichligi,  k-Bolsman  doimiysi,  N

c 

-  o’tkazuvchan  va  N

v 

-  valent 

sohaning  holat  zichligi  bo’lib,  ular  quyidagi  ifoda  bilan  aniqlanadi:  N

c 



  2,7



10

19 

(T



300)

3



2

, N

v 



 1,05



10

19 

(T



300)

3



2

, T - ko’rilayotgan temperatura.    

Yarimo’tkazgichlardagi  chuqur  sathlar  qanday  vazifalarni  bajaradi  degan 

o’rinli savol paydo bo’lishi mumkin. 

Ular zaryad tashuvchilar uchun rekombinatsiya va yopishish markazlari bo’lib 

хizmat  qilishi  mumkin.  Bu  markazlar  fotoo’tkazuvchanlik  (yorug’lik 

o’tkazuvchanlik)  hodisasida  asosiy  o’rin  tutadi,  hamda  yarimo’tkazgich 

asboblarning  ishlashi  mumkin  bo’lgan  sohalarni  aniqlashda  hal  qiluvchi  omil 

bo’ladi.