O’QUV-USLUBIY MAJMUA FIZIKA
––––––––––––––––––––––––––––––{ 396 }––––––––––––––––––––––––––––––
33-MA’RUZA: QATTIQ JISMLAR FIZIKASI
Reja:
1.
Xususiy va aralashmali o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanlik mexanizmi
2.
Ulardagi donor va aktseptor sathlar
3.
Fermi sathi va uning holati
4.
Xususiy yarim o’tkazgichlar va aralashmali yarim o’tkazgichlarning elektr
o’tkazuvchanligining haroratga bog’liqligi
Har bir energetik soha chegaralangan miqdordagi energetik sathlardan iborat. Pauli
printsipiga asosan, har bir energetik sathni ikkitadan ortiq bo‘lmagan elektronlar egallashi
mumkin.
Qattiq jismda, elektronlar soni chegaralangan bo‘lganda, faqat quyi energetik
sathlar elektronlar bilan to‘lgan bo‘ladi.
a b v g
1-rasm. Qattiq jismlar energetik sohalarini elektronlar egallashi turlari
Sohalarni elektronlar egallash tabiatiga asosan, barcha jismlar
ikkita katta guruhga
bo‘linadilar. Birinchi guruhga elektronlar to‘la egallagan sohaga ega bo‘lgan qattiq
jismlar kiradi. Bunday energetik soha elektronlar bilan qisman to‘lgan atom sathlaridan
hosil bo‘lishi mumkin, (masalan ishqor metallarida). Qisman to‘lgan soha, goh paytlarda,
elektronlar to‘la egallagan sohani qisman to‘lgan soha to‘sganda ham hosil bo‘lishi
mumkin
(Berilliy va ishqor metallarda). Ikkinchi guruhga elektronlar to‘la egallagan sohadan
yuqorida bo‘sh sohalarga ega bo‘lgan qattiq jismlar kiradi. Qattiq jismlarning bunday
namunaviy misollariga Mendeleev davriy jadvalining IV guruh elementlari – uglerod,
kremniy, germaniy va kul rang qalay kiradilar. Bu elementlarning kristall panjaralari olmos
tuzilishiga o‘xshashdir.
Shu ikkinchi guruhga ko‘pgina ximiyaviy birikmalar –
metall
oksidlari, nitridlar, karbidlar, galogenidlar va ishqor metallari kiradi. Qattiq jismlarning
sohalar
nazariyasiga asosan, tashqi energetik sohalarning elektronlari, metall yoki dielektrik
bo‘lishiga qaramay, amalda bir xil harakat erkinligiga ega bo‘ladilar. Bir
atomdan
ikkinchi atomga elektronlar tunnel o‘tish orqali harakatlana oladilar. Shunga qaramay, bu
qattiq jismlarning elektr xususiyatlari bir–biridan juda katta farq qiladilar.
Metallarning
elektr o‘tkazuvchanligi
= 10
7
Om
-1
m
-1
ga, yaxshi dielektriklarning elektr o‘tkazuvchanligi
esa
< 10
-11
Om
-1
.
m
-1
qiymatlarga yaqin bo‘ladi.
Kristall
panjara
bo‘yicha
ko‘chishi
mumkin bo‘lgan elektronlarning borligi jismlarda elektr o‘tkazuvchanlikning bo‘lishiga
yetarli omil emas ekan. Kristallga
E
– tashqi maydon qo‘yilganda, har bir elektronga bu
maydon
F = -qE
kuch bilan ta’sir etadi. Natijada, elektronlarning tezlik bo‘yicha
taqsimoti
simmetriyasi buziladi, tashqi kuchlarga qarshi elektronlar harakati sekinlanishiga va tashqi
kuch ta’siri yo‘nalishida harakatlanayotgan elektronlar tezlanishiga olib keladi. Yuqoridagi
tezlanish va sekinlanish, albatta elektronning energiyasini o‘zgarishi bilan bog‘liqdir,
bu esa