|
8-§. Aralashmali yarim o‘tkazgichlar
B iz yu q o rid a xususiy o 'tk a z u v c h a n lik k a
ega toza (s o f)
yarimo‘tkazgichlarni ko‘rdik. Ammo amaldagi yarimo‘tkazgichlar odatda
ma’lum aralashmaga ega bo‘ladilar. Haqiqatan ham amalda foydalaniladigan
ko‘pchilik yarimo'tkazgichlarga aralashma kiritilgan bo'ladi.
Toza kristallarda valentli zona bilan o'tkazuvchanlik zonasi orasida
taqiqlangan zona kengligi Д berilgan temperaturada anchagina keng bo'lsa-
da, ya’ni Д>кТ shart bajarilsa-da, biroz aralashma kiritilishi tufayli ularda
o'tkazuvchanlik xossasi paydo bo'ladi. Bunday bo'lishiga sabab, shu
taqiqlangan zonada lokal (diskret) energetik sathlarning paydo boiishidir.
Yarim o'tkazgichlaming elektr o'tkazuvchanligi aralashmaga juda kuchli
bog'liq bo'lgani sababli, aralashmaning yarim o'tkazgichdagi energiya
sathlari taqsimotiga ta’sirini qarash zarurdir.
Aralashma tufayli hosil bo'ladigan o'tkazuvchanlikning ikki turi mavjud.
n — tip d ag i yarim o 'tk az u vch an lik . B u xildagi aralash m ali
o'tkazgichlarda temperatura T=0K da taqiqlangan zonada hosil bo'lgan
energiya sathlari elektronlar bilan to 'la bo'ladi. Lokal sathlar bilan
o'tkazuvchanlik zonasi orasidagi energiya tirqishi (kengligi) Д, berilgan
7 X ) temperaturada Дx shartga bo'ysunadi (3.17 rasm). Bu holda,
*
Donor
/О Чкдги vc. bat)-/,
Д ( ; ' Ь к 'го ты Й у
0 ‘tkazuvchanlik zonasi
3.17-rasm.
6 - № 276
tempermura noldan fa rq li bo'iganda, hosil bo‘Igan lokai sathlardan
elektronlar. issiqlik fluktuatsiyasi k T sababli, о 'tkazuvchaniik zonasiga
о 'taddar vu elektronlar bilan bog 'На о ‘ikazuvchanlikm hosil eiadilar. HosU
bo'igan btiuday lokal satldar
donorlar
deyiladi.
Misol. T o’rt valentli atomii kristalldagi (masaian,
v Ge
germaniyda)
bitia atom ni besh valen tli atom (m asaian,
losfor yoki ,^As
margiiviush) bilan almashtirilsin. 5 ta valentli elektroniardan 4 tasi kimyo-
viy bog'lanishda (koveientli bog'lanishda) ishtirok etadi. 7’=0 da 5-elektron
aralashma musbal ion yaqinida ushianib turndi (3 .18-rasm). Buni kristail
ichida joylashgan vodorod atomiga o\xshn?ish mum kin. U ning
ionizatsivasini vodorod atom iuing ionizatsiyasini hisoblagan kabi
hisoblash mumkin, ya'ni (е У da)
E
=
13,6
/
(!)
X
dielektrik koeffiisiycnt yarimo'tkazgichlar uchun 3.9 (krem niy),
16, I (germaniy) atrofida bo'ladi. Bulardan ionizatsiya energiyasi
E u
uchun
O.OSeKdan O.lOcFgacha qiymatlar olamiz. Demak, aralashma atomining
ionlzatsiyasi bo'lishida beshinchi eiektron o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi.
Bosliqacha aytganda, aralashma atom bilan bog'liq energiya sathi
E d
o'tkazuvchanlik zonasi tubi
E d
dan (0,05 -4- 0,10) eKquyida joylashgan
bo'ladi (3.17-rasm).
n-lipdagi kri-inniy
ii-1 ipdagi ^ennaniy
.3.18-rasm
Shuni ta’kidlash lozimki, bu energiya iarqi
E,-b
,=(0,05+0,10)
eKxona temperaturasidagi issiqlik fluktuatsiyasi k t dan kichik bo'lgani
uchun,
E t
dagi ciektronlaming aksariyati o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi.
Shunday qilib, loka! sathlar — donorlar E yarim o ’tkazgichning
o'tkazuvchan zonasini elektronlar bilan ta’minlaydi.
Bun day k ris ia lin i n-tipidagi aralash m ali yarim o 'tkazuvchaniik
yarimo 'txazgkh deyiladi.
р - tipdagi yarimo ‘tkazgich. Bu tipdagi araiashmali yarimo'tkazgichda
taqiqlangan zonada hosil bo'lgan iokai energiya sathlari valentli zonaga
yaqin bo'lib, ular orasidfgi energiya tirqishi Л,<кТ shartiga bo'ysunadi,
ular bo'sh bo'ladi. Temperatura noldan vuqori bo‘isa, valentli zonadan
bu lokal energiya sathlariga elektronlar o‘tadi va valentli zonada teshiklar
(kovaklar) hosil bo'lib, elektr rnaydoni kiritish bilan eiektronlarning
harakati tufayli kovaklar musbat zaryad tashuvchi zarralar kabi harakatga
keladilar va elektr tok hosil qiladilar. Hosil bo‘!gan bunday iokai sathiar
akseptorlar deyiladi (3 .19-rasm).
4 )
s
Akscptor
. V
kicih
I
i
Bikazuvcbari4
zona
/
- lilc zonasi
1
■■■■■■■■
<
—
X
>
3 .19-rasm.
Bunday xildagi araiashmali yarimo ‘tkazgich p tipdagi yarimo ‘tkazgich
deyiladi.
p tipdagi yarimo'tkazgichgamisollar: }1Ge d anA l (alyumin) yoki 5B
(bor) yoki 49In (indiy) 3 valentli eiernentlar aralashmasi tufayli p ti pdagi
yarimo'tkazgich hosil bo'ladi.
Agargerm aniy kristallga indiy atomi (yoki 5B, nA l atomlari) kiritilsa,
u holda kristall strukturasi buzilmagan holda kristalldagi atom lar
bog'lanishida to'la to'yinish bo'lmay qoladi, indiy atomi germaniydagi
valentli zonadan elektronni o'ziga qabul qilib olishi mumkin. Elektronlami
valentli zonadan ushlab oiuvchi atomlar lokal sathlarni — akseptorlarni
hosil qiladi. Valentli zonada esa kovaklar (teshiklar) hosil bo’ladi. Natijada
bunday aralashma kiritilishi tufayli kovaklar bilan bog'liq p tipdagi
yarimo'tkazgich hosil etiladi (3.20-rasm).
5
valentli aralashma atom o'rniga 3 valentli aralashma atom (masalan,
In) kiritilsa, kimyoviy kovalent bog'lanish bo'lishi uchun aralashma atom
to'rtinchi elektronni valentli zonadan (masalan, germaniy atomidan)
oladi (3.20-rasm). Bunda valentli zonada erkin kovak (teshik) hosil bo'ladi
(3.19-rasm). Bunday ionizatsiya bo'lishi uchun ham (0,05-0,1) eKenergiya
zarur bo'ladi. Demak, bunda aralashma atom elektronning energiyasi sathi
valentli zona shiftidan ynqorida bo'ladi. Issiqlik fluktuatsiyalari £7’sababli
S 3
elektronlar EA sathlarga — akseptrlargao'tadilar. Shunday qilib, />tipdagi
aralashmali o'tkazuvchanlikli yarimo‘tkazgich hosii qilinadi.
p
tipdagi germaniy
3,20-rasm.
Download Do'stlaringiz bilan baham: |
