|
§. Mclallar
va
yarim o^tkazgichlarning elektr o ‘tkazuvehanligi
lVietallarning solishtirma elektr o ‘tkazuvchanligi haroratga b o g iiq
holda
5
. ]o
6
dan
6
-
10“8
Onr' rn '
gacha chegarada b o ia d i. solishtirma
elektr o'tkazuvchanligi ]Q
~8
dan
10
”:o
Om~] /n~l
gacha b o ig a n m oddalar
yarim oikazgich
va bundan ham vuqori Ю
-10
dan kichik b o ‘lgan
m oddalar
dielektriklar
(yoki
izolator)
deyiladi. Bu yarim o ‘tkazuvchan
m oddalar va dielektriklarda elektronlar va ionlar zaryad tashuvchilar
b o ia d i. Q attiq elektrolitlarda va shu kabi (suvsiz
NaN O
^ ,
K N O
3,
H g N 0
3,
SiH , N u C I )
tuz vatuz eritmalari ionlanganda ham elektroliz
xarakterida tok o'tadi.
e x p ------
k T
(3.12)
Ushbu
ia
=
kattalik ximiyaviy potensial b o iib , elektron
Metall va yarim olkazgichlar solishtirma o‘tkazuvchanligining haroratga
bog‘liqligi sifat tom ondan farqlanadi. Harorat pasaya borib, absolut nolga
yaqinlashsa, metallarning elektr o £tkazuvchanligi cheksizlikka intilsa,
yarim o‘tkazgichlamiki nolga intilib, dielektr b o iib qoladi. Harorat ko£tarila
borsa, yarim o ‘tkazgich metall kabi xususiyatga ega b o £ladi. Atom lar
orasidagi boglanish susayib, erkin elektron ko£payib, tok o'tishi kuchayadi.
Metall atom larining tashqi valentlik elektronlari yadro bilan kuchsiz
bog£langan. Yarim olkazgichlam iki esa ancha kuchli bog£langan. Yadro-
lardan uzilgan (ajralgan) bunday elektronlar erkin (ozod) b o iib , m etal-
Ining ham ma tom onida harakat aila oladi.
Yarim o£tkazgichlarda esa elektronlar kuchli boglangani uchun bunday
emas, ularga ionlanish energiyasi panjarani tebratuvchi issiqlik, qisqa
elektromagnit to £lqin, yuguruvchi zarralar oqimi, kuchli elektr maydon
energiya berish kerak. Yarim olkazgichning turiga qarab bu energiya 0,1
3
dan 2 eV gacha, bitta atomning o ‘itacha issiqlik energiyasi
—k T
~ 0 ,0 4
eV
dan anchagina k o £pdir. Shuning uchun yarim o'tkazgichlarda erkin
elektronlar konsentratsiyasi juda oz, am m o tem peratura k o la rila borsa,
erkin elektronlaming ortishi bilan rekombinatsiya, ya’ni musbat va manfiy
ionlarning birikib, neytral atom hosil qilishlari ortishiga qaramay, har
bir harorat qiymatida ionizatsiya va molizatsiya qiymatlari o'zaro teng bo‘lib,
dinamik muvozanat natijasida harakatchan elektronlar soni orta boradi,
natijada elektr o'tkazuvchanlik ham qisman osha boradi.
Metall va yarim o£tkazgichlarda boladigan jarayonlarni tushunish uchun
ulardagi valent elektronlar energetik sathlarining tuzilishini qarab chiqaylik.
Biror ajralgan holda (yakka) olingan atomning ixtiyoriy valent elektro-
nining energetik sat hi sxematik ravishda 66-
a
rasmda koi'satilgandek bolsin.
Eng kam e energiyaga ega bo £lgan sathga
asosiy
yoki
uygbnrnagan,
qolgan hamma sathlari uyg 'origan
deb qaraladi. Shunday atom lardan
N
donasini tanlab olaylikki, ular orasidagi masofa katta bo lg an i uchun
ta ’sir kuchlarini hisobga olmaslik mumkin bo£ladi. Sistemadagi TVta o £zaro
ta ’sirlashmaydigan atom ni va valent elektronlarini oldingi 66-
a
rasmda
ifodalangan energetik sathi sistemada nechta atom bo£lsa, shuncha marta
takrorlanadi (66- b rasm). Endi bu atomlami shunchalik yaqinlashtiraylikki,
natijada kristall panjara hosil kilsin. Bu holda atom larning o £zaro ta ’sir
kuchi natijasida har bir oddiy energetik sath
N
dona oddiy sathga ajraladi
(67-rasm). Energetik sathlarning /Vkarrali to £plami
energetik zonani
yoki
9 3
— ё4
------------------- <5*
•
~
£ з
а)
Ь)
66-rasm.
atomdagi
—
|
sat^
kristaldagi zona
67-rasm.
kristall zonasini
hosil qiladi. H ar bir asosiy zona parchalanishidan hosil
b o ig a n
N
karrali uyg£ongan zonalar yigindisiga
asosiy zona
deyiladi
Boshqa ham ma qolgan zonalar
uyg‘ongan sathlar zonalari
deyiladi. A^juda
katta b oigan i uchun bitta zonaning xuddi shunday zonagacha b o ‘lgan
oralig‘i juda kichik, shuning uchun ozgina eneigiya bilan elektronni tanlagan
zonaning bir energetik sathdan ikkinchisiga ko‘chirish mumkin. Amalda
har bir zonaning energetik sathi bir-biri bilan uzluksiz birlashgandek
ko'rinadi. Ammo boshqa qo‘shni energetik sathlar bir-biridan energiyaning
chekli intervali bilan chegaralangan. Bu interval I ar
taqiqlangan zonalar
deyiladi. Bunday intervallarda zarur b o ig an energiyani elektronlar qabul
qila olmagani uchun elektronlar sath oralaridan o ‘ta olmaydi Bu taqiq
langan zonalarga qarama-qarshi holda energiyaning yetarli mumkin boiish
qiymati
ruxsat etilgan z.ona
deyiladi.
M etallarda uch xil zona boiadi: erkin ozod zona, taqiqlangan zona va
ruxsat etilgan zona boiadi.
Metallarda valentli elektronlaming asosiy energetik zonasi uyg'onish
sathidan chekli kenglikda taqiqlangan zona bilan ajralgan holda b oiishi
mumkin (68-a rasm). Taqiqlangan zonaning kengligi nol ham boiishi
mumkin. u vaqtda asosiy zona sathi yaqinida turgan uyg'onish sathiga
tutashgan yoki uni qiymat berkitgan b oiishi ham mumkin (68-b rasm). Bu
holda awalgiga o ‘xshab, har ikki zona bitta zonaga birikadi va oxirgisini
asosiy zona
deb olish mumkin. Metallardagi asosiy zonada ham ma vaqt qiy
mat to iiq boiadi, shuning uchun ham metallar elektr o ‘tkazuvchan boiadi.
Y arim o lk a z g ic h la rd a asosiy zona uyg‘otilgan sath zonasidan
energiyaning chekli qiymati
bilan ajralgan b o ia d i (68- vrasm ).
Bu yerda yarim o ‘tkazgichlarning asosiy zonasi valentli zona, zonadagi
uyg'otilgan sathlarga —
0
‘tkazuvchanlik zonasi
deb qabul qilingan. Shuning
uchun absolut nolga yaqin haro-
ratda valentli zona elektronlar
bilan t o l g a n , o etk azish zona
b o ‘sh b o ‘lib, tok o ‘tm aydi —
dielektrik b o iib qoladi. Odatdagi
dielektriklarda, taqiqlangan zona
chegara kengligi
As
juda katta
(yarim oikazgichlarda
As
b o iish i dielektrik holatga to V ri
keladi). H arorat k o ‘tarilishida
elektronlar kristall ionlaridan qariyb
k T
energiya olib, b a ’zi elektronlar
vaientli zonadan o ‘tkazuvchan zonaga o ‘tib, tok o ‘tkaza boshlaydi. Bu hoi
«teshik» nomini olgan.
Do'stlaringiz bilan baham: |
