Yarim o’tkazgichli asboblar

2. Xususiy elektr o’tkazuvchanlik
YArim o’tkazgichli elektronikamaxsulotlarining deyarli 97 % kremniy asosida yasaladi. 1.2 – rasmda kiritmasiz kremniy panjarasining soddalashtirilganmodeli (a) va uning zona energetik diagrammasi (b) keltirilgan. Agar yarim o’tkazgich kristalli tarkibida kiritma umuman bo’lmasa va kristall panjaraning tuzulmasida nuqsonlar (bo’sh tugunlar, panjara siljishi va boshqalar)mavjud bo’lmasa, bunday yarim o’tkazgich xususiy deb ataladi va i ҳarfi bilan belgilanadi.



1.2 - rasm

1.2 – rasmdan ko’rinib turibdiki, kremniy xususiy kristallida uning atomining to’rtta valent elektroni kremniyning qo’shni atomining to’rtta elektroni bilan boғlanib,mustaҳkam sakkiz elektronli qobiq (to’ғri chiziq) ҳosil qiladi. 0 K temperaturada bunday yarim o’tkazgichda erkin zaryad tashuvchilarmavjud bo’lmaydi. Lekin temperatura ortishi bilan yoki yoruғlik nuri tushirilganda kovalent boғlanishlarning bir qismi uziladi va valent elektronlar o’tkazuvchanlik zonasiga o’tish uchun etarlicha energiya oladilar (1.2 b-rasm).

Natijada valent elektron erkin zaryad tashuvchiga aylanadi va kuchlanish tasir ettirilsa, u tok ҳosil qilishda ishtirok etadi. Elektron yo’qotilishi natijasida atommusbat ionga aylanadi.
Bir vaqtning o’zida valent zonada bo’sh satҳ ҳosil bo’ladi va valent elektronlar o’z energiyalarini o’zgartirishlariga, yani valent zonasining biror ruxsat etilgan satҳidan boshqasiga o’tishiga imkon yaratiladi. SHunday qilib, u tok ҳosil bo’lish jarayonida qatnashishimumkin. Temperatura ortgan sari ko’proq valent elektronlar o’tkazuvchanlik zonasiga o’tadilar va elektr o’tkazuvchanlik ortib boradi.
Valent zonadagi erkin energetik satҳ yoki erkin valent boғlanish qovakli deb ataladi va u elektron zaryadining absolyut qiymatiga teng bo’lgan erkinmusbat zaryad tashuvchi ҳisoblanadi. Kovakning ҳarakatlanishi valent elektroni ҳarakatiga qarama – qarshi bo’ladi.
SHunday qilib, atomlar orasidagi kovalent boғlanishning uzilishi bir vaqtning o’zida erkin elektron va elektron ajralib chiqqan atom yaqinida kovak ҳosil bo’lishiga olib keladi. Elektron – kovak juftligining ҳosil bo’lish jarayoniga zaryad tashuvchilar generatsiyasi deb ataladi. Agar bu jarayon issiqlik tasirida amalga oshsa, u issiqlik generatsiyasi deb ataladi. O’tkazuvchanlik zonasida elektronning ҳosil bo’lishi va valent zonasida kovakning yuzaga kelishi 1.2 b-rasmdamos ishoralar yordamida aylanalar ko’rinishida tasvirlangan. Strelka yordamida elektronning valent zonasidan o’tkazuvchanlik zonasiga o’tishi ko’rsatilgan.
Generatsiya natijasida yuzaga kelgan elektronlar va kovaklar yarim o’tkazich kristallida yashash vaqti deb ataladigan biror vaqtmobaynida tartibsiz ҳarakatlanadilar, so’ngra erkin elektron to’liq bo’lmagan boғlanishni to’ldiradi va boғlanish ҳosil bo’ladi. Bu jarayon rekombinatsiya deb ataladi.
O’zgarmas temperaturada (boshqa tashqi tasirlarmavjud bo’lmaganda) kristallmuvozanat ҳolatda bo’ladi. YAni, generatsiyalangan zaryad tashuvchilar juftligi soni rekombinatsiyalangan juftliklar soniga teng bo’ladi. Birlik ҳajmdagi zaryad tashuvchilar soni, yani ularning kontsentratsiyasi, solishtirma elektr o’tkazuchanlik qiymatini beradi. Xususiy yarim o’tkazgichlarda elektronlar kontsentratsiyasi kovaklar kontsentratsiyasiga teng bo’ladi (n_i= p_i). n (negative so’zidan) va p (positive so’zidan) ҳarflari mos ravishda elektron va kovakkamos keladi. Kiritmasiz yarim o’tkzgichda ҳosil bo’lgan elektron va kovaklar xususiy erkin zaryad tashuvchilar va ularga asoslangan elektr o’tkazuvchanlik esa – xususiy elektr o’tkazuvchanlik deb ataladi.