Mustaqil ish fan: Elektronika va sxemalar

3. Энергетик диаграммалар.
Кристалл жисмларда электр ўтказувчанлик хоссаси пайдо бўлиши учун унда иштирок этувчи электронлар ''валентлик'' электронлардир. Чунки, энергетик диаграммада энг охирги тўлдирилган ёки қисман тўлдирилган энергетик зоналардаги валентлик электронлардир. Шу сабабли, ярим ўтказгичларда Т=0 да охирги тўлдирилган энергетик зона ''валентлик зонаси'' деб, кейинги бўш зонани эса ''ўтказувчанлик зонаси'' деб юритилади. Тўлдирилган зона ''валентлик зона'' фақатгина абсолют ноль темпратурада электронлар билан тулган бўлиб, ''ўтказувчанлик зонаси'' эса бутунлай бўш бўлади. Юқори темпратураларда эса валентлик зонасида электронлар билан банд қилинмаган энергетик сатхлар, ''ўтказувчанлик зонасида'' эса банд қилинган энергетик сатхлар мавжуд бўлади. (9-расм)
Ярим ўтказгичларни энергетик диаграммаси.

Бундан кўринадики, темпратура пасайиб бориши билан ярим ўтказгичларнинг электр ўтказувчанлиги камайиб, ''изоляторга'' яқинлашиб боради. Абсолют ноль темпратурага яқинлашиб борса ярим ўтказгич изоляторлик хоссага айланиб боради.
Агар электрон кристалл панжара ичида, энергетик сатхда ҳаракат қилса, электроннинг тезлиги '' '' тўлқинлар йиғиндиси тезлигига тенгдир. Бу ифода қўйидагича бўлади.
(7)
Электрон ташқи майдон таъсирида тезланиш оладиган бўлса, унинг тезланиши
(8)
Ҳаракат миқдорининг ўзгариш куч импульсига тенг бўлганлиги учун (8) ифодани
(9) кўринишида ёзса бўлади.
Бу ифодадан кўринадики катталик классик механикадаги массанинг тескари қийматига ўҳшаш бўлган катталик экан. Ана шу эффектив масса тушунчаси электронлар учун энергетик зонанинг юқори қисмида, тешиклар учун эса зонанинг пастки қисмидагина ишлатиш мумкин холос. Ана шу ҳолат электр ўтказувчанлигини ягона хулосаси эканлигидан далолат беради ва P-N ўтиш ҳолати деб қаралади.
Хулоса қилиб айтганда, P-N ўтиш токни бир томонлама ўтказиш хусусиятига эга экан. Ўтказувчанлик зонасини беркитувчи қатлам қалинлиги '' '' деб белгиланган. (10) ифода билан топилади.
(11)
бу ерда - иссиқлик токи деб аталади ва у миқдор жиҳатидан тескари кучланиш қўйилганда ҳосил бўлган токка тенг P-N ўтиш зарядларини тўплаш хусусиятига эга бўлганлигидан маълум сиғимга эга бўлади.