Yarim o’tkazgichlar ha

Yarimo‘tkаzgichlаrning yorug‘lik tа‘siridа elеktr o‘tkаzuvchаnligi.
Reja:

1. 
   Yarim o’tkazgichlar haqida umumiy ma’lumotlar.
   
2. 
   Yarim o’tkazgichning o’tkazuvchanligi
   
3. 
   Oddiy elektron yarim o’tkazgichlar
   

Yarim o’tkazgichlar haqida umumiy ma’lumotlar

Normal haroratdagi solishtirma qarshiligi o’tkazgichlarnikidan katta, biroq dielektriklarnikidan kichik bo’lgan materiallar yarim o’tkazgichlar deb ataladi. Bu turkumga elektron elektr o’tkazuvchanlikka ega va solishtirma qarshiligi 10^-6-10⁺⁸ Omm bo’lgan materiallar kiradi. Yarim o’tkazgichlardagi elektronlar soni boshqa materiallarga nisbatan ancha kam bo’ladi. Yarim o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi tashqi energetik ta’sirga va mazkur jism tarkibidagi qo’shimchalarga ko’p jihatdan bog’liqdir. Yarim o’tkazgichning elektr o’tkazuvchanligi boshqarish harorati, nur, elektr va magnit maydoni, mexanik kuchlanishga asoslangandir.
^Yarim o’tkazgichlarda elektr o’tkazuvchanlikning ikki: elektron (n) va elektron-teshik (p) turi mavjud bo’lib, ular jismda p-n o’tishini vujudga keltiradi. Bunday jismlarga katta va kichik quvvatga ega turli xildagi elektr to’g’rilagich, kuchaytirgich va generatorlar misol bo’la oladi. Ulardan boshqariladigan, turli xil murakkab moslamalarda keng miqyosda foydalaniladi. Amalda qo’llanilayotgan yarim o’tkazgichlar, asosan, oddiy (ularning tarkibi bitta kimyoviy element atomlaridan tashkil topgan) va murakkab (ularning tarkibi ikki yoki undan ortiq kimyoviy elementlarning atomlaridan tashkil topgan) xillarga bo’linadi.¹³³
Yarim o’tkazgichli o’zgartkichlar turli ko’rinishdagi energiya (issiqlik, yorug’lik)ni elektr energiyasiga aylantirib beradi. Yarim o’tkazgichli o’zgartkichlarga misol tariqasida quyosh batareyasi va termoelektrik generatorlarni keltirish mumkin. Past o’zgarmas kuchlanishdagi rekombinatsiyali
chaqnash (elektron-teshikli o’tishga asoslangan) nur uzatish manbau va hisoblash

mashinalarining axborot chiqarish qurilmalarida ishlatiladi.
Yarim o’tkazgichlardan isitkich asboblarda, radioaktivli nur indikatorlarida va magnit maydon kuchlanganligini o’lchashda foydalaniladi. Hozirgi davrda shishasimon va suyuq yarim o’tkazgichlar o’rganilmoqda. Oddiy yarim o’tkazgichlarning (4.1-jadval) texnikada keng qo’llaniladiganlariga kremniy, germaniy va selen kiradi. Murakkab yarim o’tkazgichlar Mendeleyev davriy jadvalidagi turli guruh elementlari birikmasidan, masalan, A^IV B^IV formulali (SiC), A^IIIB^V (JnSb, CaAs, CaP), A^IIB^VI (CdS, ZnSe) elementlar birikmasidan, shuningdek, ba’zi oksidlar (Cu₂O) dan iborat. Yarim o’tkazgichli kompozitsiyalarga (tirit, silit), sopol bilan birikkan kremniy karbid (SiC) va grafitli yarim o’tkazgichlar misol bo’la oladi.


^Yarim o’tkazgich ishlatilgan asbob-uskunalar xizmat muddatining yuqoriligi, hajmi va og’irligining nisbatan kichikligi, oddiy va ishonchli ishlashi, iqtisodiy samaradorligi va boshqa sifatlari bilan ajralib turadi.
4.1-jadval Oddiy elektron yarim o’tkazgichlar

Element	Mendeleyev jadvalidagi guruhi	Ta’qiq zonasining kengligi, eV	Element	Mendeleyev jadvalidagi va guruhi	Ta’qiq zonasining kengligi, eV
Bor	III	1,10	Oltingugurt	VI	1,50
Kremniy	IV	1,2	Selen	VI	1,70
Germaniy	IV	0,7	Tellur	VI	0,36
Fosfor	V	1,50	Yod	VII	1,25
Mishyak	V	1,20

Jism o’z agregat holatini o’zgartirganda atomlarning energetik holatlari tashqi ta’sir orqali bir-biriga nisbatan siljiydi va ko’p miqdordagi energetik zonalar vujudga keladi. Dielektrik, yarim o’tkazgich va o’tkazgichlarning energetik diagrammalari bir-biridan keskin farq qiladi. Bu farq ulardagi ta’qiq zonalarining o’lchami bilan belgilanadi. Har bir jismning atomi o’zining aniq spektr chizig’iga ega. Turli atomlar o’zining aniq energetik holatiga ega bo’lib, ular bir energetic holatdan ikkinchisiga o’tganda kvant chiqaradi yoki yutadi. Agar atom katta energetik holatdan kichikrog’iga o’tsa, u o’zidan energiya ajratib chiqaradi va nurlanish sodir bo’ladi, aksincha bo’laganida esa, atom energiyani yutadi.
Shunday qilib, atom tashqi energetik ta’sir orqali o’z holatini o’zgartiradi.


Yarim o’tkazgichlarning ta’qiq zonalari o’tkazgich va dielektriklarning ta’qiq
zonalari oralag’ida joylashib, mazkur zona ancha kichik va yengib o’tish uchun ma’lum darajali energetik ta’sir yetarlidir. Agar tashqi ta’sir etayotgan maydon energiyasi ta’qiq zonadagi elektronlarning energiyasi darajasiga yetsa, yarim o’tkazgichlarda elektr o’tkazuvchanlik sodir bo’ladi.


To’latilgan (valent) zonadan elektron ketishi bilan uning o’rnida teshik hosil bo’ladi va bu teshik ekvivalent musbat zaryad sifatida maydon yo’nalishi bo’yicha siljiydi. Bu siljish elektronlarning maydonga teskari harakati natijasida ro’y berib, teshiklar siljiyotgan elektronlar bilan to’latiladi. Harorat ortishi bilan yarim o’tkazgichda ozod elektronlar soni ko’paya boradi, harorat mutloq nolga yaqinlashganda esa ularning soni nolgacha kamayadi. Agar yarim o’tkazgichda ozod elektron umuman bo’lmasa (T=OK), elektr potensiali ta’sir etgani bilan undan tok o’tmaydi.


Elektronlarning ozod holatga o’tishi uchun sarf qilinadigan energiyani faqat issiqlik harakati orqali emas, balki nur, elektronlar oqimi, yadro zarralari, elektr va magnit maydonlari, mexanik ta’sir orqali ham yuzaga keltirish mumkin. O’tkazuvchanlik zonasi qoidasiga asosan, har bir atomning aniq energetik sathi bo’lib, unda elektronlar joylashadi. Sath gorizontal chiziq ko’rinishida ifodalanadi. Bunda energiya qancha katta bo’lsa, chiziq shuncha balandroq joylashadi, va

aksincha. Elektronlar qora nuqtalar bilan belgilanib, ular quyi energetik sathda

joylashadi. Elektron yuqori sathga o’tishi uchun atomga qo’shimcha miqdorda energiya (kvant nuri, issiqlik va hokazo) ta’sir ettirilishi kerak.


O’zaro birikib, qattiq, jism hosil qilgan ko’pgina atomlar bir-biriga ta’sir etishi natijasida ularning elektron sathi biroz siljiydi va oqibatda jismning energetik sath zonalari hosil bo’ladi. Elektronlar bilan to’latilgan zona ozod zona bilan birlashib (yoki kesishib), elektronlarning ozod zonaga to’xtovsiz o’tishini va jismda yuqori elektr o’tkazuvchanlikni ta’minlaydi.
Dielektriklarda elektronlar bilan to’latilgan zona va ozod zonalar orasida katta energetik to’siq bo’lib, mazkur to’siq elektronlarning ozod (o’tkazuvchan) zonaga o’tishiga halaqit beradi. Faqat katta elektr maydoni (E=E_T) ta’siridagina elektronlarning bir qismi ozod zonaga o’tishi natijasida dielektrikda o’tkazuvchanlik sodir bo’lishi mumkin.


Yarim o’tkazgichlarda energetik to’siq kichik bo’lib, uni yengish uchun uncha katta bo’lmagan energiya talab etiladi. Ozod elektronlar miqdori va yarim o’tkazgichning o’tkazuvchanligi unga ta’sir ettirilgan energiya miqdoriga bog’liq bo’ladi. Mazkur energiya elektronlarning to’siqni yengib, ozod zonaga o’tishiga yordam beradi.


Qo’llanayotgan aksariyat yarim o’tkazgichlar ta’qiq zonasining kengligi (0,8-4,0)-10^-19J, yoki 0,5-2,5 eV ga teng. Ular valent zonalarining sathlari elektronlar bilan to’latilgan bo’lib, ma’lum harorat (T) ta’sirida o’tkazuvchan zonaga bir necha elektron o’tadi va zonada o’shancha teshik hosil bo’ladi.
Natijada, har bir g’alayonlantirishda yarim o’tkazgichda bir vaqtning o’zida qarama-qarshi ishorali ikkita zaryad hosil bo’ladi. Bu holda zaryad eltuvchilarning umumiy soni o’tkazuvchan zonadagi elektronlar sonidan ikki marta ko’p bo’ladi: