1-Tema. Yarim o’tkizgishler haqqında dáslepki maǵlıwmatlar

1-Tema. Yarim o’tkizgishler haqqında dáslepki maǵlıwmatlar

Biz gezlestiretugi`n qatti’ deneler (minarallar)din’ ko’pshiligi derlik yari’mwoykizgishler boli’p yesaplanadi’. Derlik barli’q okisler, sulfidler (metalladi’n’ ku’kirt penen birikpesi), selenidler (metallardi’n’ selen menen birikpesi), telluridler, pediodli’q sistemani’n’ III ha’m IV topar elementlerinin’ birikpeleri ha’m basqa da ko’plegen zatlar yari’m wo’tkizgishlik qa’siyetlerine iye boladi’. Bunnan basqa, sap hali’nda ha’r qi’yli sharayatlarda yari’m wo’tkizgishlik qasiyetlerine iye bolg’an ximiyali’q elementler de bar.

Gruppa/ Periodlar	II	III	IV	V	VI	VII	0
II	4 Be 1,5	5 B 2,0 1,1	6 C 2,5 5,2	7 N 3,0	8 O 3,5
III		13 Al 1,5	14 Si 1,8 1,1	15 P 2,1 1,5	16 S 2,5 2,5	17 Cl 3,0
IV		31 Ga 1,6	32 Ge 1,7 0,75	33 As 2,5 1,2	34 Se 2,4 1,7	35 Br 2,8
V		49 Jn 16	50 Sn 1,7 0,8	51 Sb 1,8 0,12	52 Te 2,1 ,36	53 J 2,4 1,25	54 Xe
VI			82 Pb 1,7	83 Bi 1,8	84 Po 2,0	85 At 2,4

1.1-su`wrette periodli’q sistemani’n’ yari’m wo’tkizgishlik qa’siyetlerine iye bolg’an elemetlerdin’ topari’ ko’rsetilgen. Bul topar qara zi’si’q penen ayi’ri’p ko’rsetilgen. Elementtin’ indeksinen shepte, joqari’da elemettin’ ta’rtip nomeri; shepte to’mende bolsa – elementtin’ elektr belgisi ko’retilgen. Wo’nda to’mendegi san menen wo’tkizgistin’ qadag’an yetilgen zonasi’ni’n’ biyikligi (∆E) ko’rsetilgen.

Yari’m wo’tkizgishler elementlerinen shepte ha’m to’mende elektr toki’n jaqsi’ wo’tkeretugi’n metallar jaylasqan. Wolar valentlik elektronlari’ni’n’ atomlar menen baylani’si’ni’n’ hal’siz boli’wi’ menen xarakterlenedi.

Bul topardan won’da ha’m joqari’sinda qatti’ hali’nda izoliyatorli’q qa’siyetlerge iye bolg’an izoliytorlar jaylasqan. Wolar ushi’n metallar menen ximiyali’q birigiwde elektronlar menen uqsasli’q (elektronlardi’n’ wo’zine birigiwge umti’li’wi’) xarakterli boladi’.

1.1-su`wrette keltirilgen yari’m wo’tkizkish elementlerden aytarli’qtay a’hmiyetlileri germaniy ha’m kremniy boladi’.

Kremniy jer betinde aralaspalar tu’rinde g’ana boladi’, wolar, kremniy dioksidi SiO (kvarc qum) , jer qabi’g’i’ni’n’ tiykatg’i’ massasi’ silikatli’ porodalar ( dala shpati’, slyuda, kaolin ha’m basqa). Kremniydin’ turaqli’ u’sh izotopi’ bar: 28 Si (92,27%) , 29 Si(4,68%), 30 Si (3,05%) .

Kremniydi birinshi boli’p shved ximigi Ya.Bercelus 1823-ji’li’ aji’rati’p aladi’, woni’ siliciy dep ataydi’. Al woni’n’ kremniy degen atamasi’n G.I.Gess 1834-ji’li’ lati’nni’n’ lyzpis kremans-wot shi’g’ari’wshi’ tas yaki kremen degen so’zlerine tiykarlani’p usi’ni’s yetken.

Kremniy jer betinde yen’ ko’p tarqalg’an elementlerden biri, woni’n’ oksidi SiO₂ jer qabi’gi’ni’n’ 50% ten arti’g’i’n quraydi’.

Kremniydi ali’w ushi’n, aq mayda qum magniy menen aralasti’ri’li’p qi’zdi’ri’ladi’:

SiO +2Mg=2MgO+Si H=-372 kDj/mol

Kremniydin’ MgO ha’m reakciyag’a kirispey qalg’an SiO -den tazalaw ushi’n, payda bolg’an massani’ duz kislotasi’ ha’m menen ftor vodorod penen reakciyag’a kirisedi.

Kremniy 3 period 4 gruppasi’nda jaylasqan, ta’rtip nomeri 14, yadrosi’nda 14 proton ha’m 14 neytron bar ( ). Elektronlar sani’da 14.

Electron qabi’qlarda elektronlar boli’p bo’linedi, valent elektronlari’ . Bul wog’an u’sh wo’lshemli, almaz tipindegi strukturani’ beredi.

Wolardi’n’ orbitalda jaylasi’wi’:

 

 

Demek kremniy birikpelerde 2 ha’m 4 valentli boladi’ ( ha’m - qum, - silan).

Kremniy ha’r tu’rli aralaspalardi’n’ qurami’na qosi’wda paydalani’ladi’. Mi’sali’ kremniy ko’p qosi’lsa temir quymalari’ siltilerge shidamli’ boladi, 4% kremniy aralasqan temir elektr transformatorlari’n jasawda qollani’ladi’. Son’g’i’ ji’llarda yari’m wo’tkizgishler texnikasi’nda za’ru’r bolg’an sap taza kremniy to’mendegishe ali’nadi’:

SiCl +2Zn=Si+2ZnCl

Yaki kremniy gidridin qi’zdi’riwdan ali’nadi’:

SiH =Si+2H

Uglerod yeki modifikaciayg’a: almaz ha’m grafit iye. Uglerodti’n’ basqa modifikacitasi’ – frafit oriyentaciyasi’na baylani’sli’ halda yari’m wo’tkizgshlik yaki metalli’q qa’siyetlerge iye boladi’. Ti’g’i’z upakovkada grafit metalli’qqa jaqi’n bolg’an wo’tkizgi’shlikke iye boladi’. Al usi’ tegislikke perpendikuliyar bolg’an tegisikte bolsa grafit - yari’m wo’tkizgish.

Ko’rip wo’tilip ati’rg’an IV gruppa elementlerinin’ son’g’i’si’ gu’mis te yari’m wo’tkizgish qa’siyetlerine iye boladi’. Ku’l ren’ gu’mis qadag’an yetilgn zonasi’ 0,08 V bolg’an yari’m wo’tkizgish. Aralaspalar ku’l ren’ gu’mistin’ elektr wo’tkizgi’shligin artti’radi’.

V gruppa elementi fosfor komnata temperatarsi’nda qaran’g’i’li’qta izoliyatorli’q qa’siyetine iye boladi’, al jaqti’rti’lg’anda bolsa yari’m wo’tkizgish qa’siyetin ko’rsetedi. Jaqi’ti’li’qti’n’ ta’sirinde qi’zi’l fosfordi’n’ elektr wo’rkizgishligi 100 mi’n’ ma’rtege artadi’.

Surma ha’m mishyak , wolar suwi’q podlojkag’a awdaw usi’li’nda ali’ng’an plyunka turinde g’ana yari’m wo’tkizgish qa’siyetine iye boladi’. Yeger surmani’n’ temperaturasi’ 0^oС, al mishyak 300^oC bolsa, wonda bul elementlerdin’ yari’m wo’tkizgish modifikaciyalari’ metastabil boli’p qaladi’ ha’m u’lgiler a’dettegi metalli’q halati’na wo’tedi.

Ku’kirt – yen’ ayri’qsha izoliatorlardan biri. Ku’kirttin’ qaran’g’i’dag’i’ sali’sti’rmali’ qarsi’li’g’i’ 10¹⁸ om sm di quraydi’. Jaqti’rti’lg’anda woni’n shamasi’ 10⁵ - 10⁶ yesege kemeyedi. Spektrdin’ ko’k bo’liminde ku’kirt ayriqsha segzirlikke iye boladi’.

IV grurppa elemetmerinin’ jaqsi’ u’yrenilgeni selen boladi’. Wol yeki midfalaciyag’a iye: qi’zi’l selen – izoliyatorli’q qa’siyetke iye boladi’, geksegonal ku’l ren’ yari’m wo’tkizgish selen. Yeki modofikaciya da jaqsi’ fotowo’tkizgish yesapalanadi’. Bunnan basqa, ku’l ren’ modifikaciyasi’ selen tuwri’lag’i’shlardi’ tayarlaw ushi’n tiykar wazi’ypasi’n atqaradi’. Kristall ku’l ren’ selenni’n sali’sti’rmali’ qarsi’li’g’i’ 10⁵ om sm ha’m woni’n’ qurami’ndag’i’ aralaspalar sani’na baylani’si’ ku’shli yemes. Ku’l ren’i – tiplik tesikli yari’m wo’tkizgish. Wondag’i’ tesiklerdin’ konsentraciyasi’ 10⁵ - 10⁶ sm^-3 ke jaqi’n.

Selennin’ jaqti’li’qqa sezgirligi woni’ fotoelementler ha’m fotoqarsi’li’qlarda qollani’wdi’n’ tiykari’n quraydi’. Selen metallar menen birikpe – selenidlerdi du’ziwge uqi’pli’ boli’p, telluridler si’yaqli’ fotosezgirlikke iye boladi’. Selennin’ gu’mis penen birikpesi 0,83 V qadag’an yetilgen zonag’a iye ha’m spektrdin’ infaraqizil zonasi’nda sezgirlikke iye boladi’.

Tellur – qadag’an yetlgen zonasi’ni’n’ ken’ligi 0,36 V bolg’an tesikli yari’m wo’tkizgish. Tellur – sap hali’nda yele hesh qollani’lmag’an element. Wol termogeneratorlardi’ tayarlaw ushi’n yari’mwo’tkizgishli quymalarda ken’ qollani’ladi’. Tellurdi’n’ ku’kirt, mi’s, gu’mis ha’m basqa metallar menen birikpesi srektrdin’ ha’r qi’yli infraqizi’l oblasti’nda forosrzgirlikke iye boladi’.

VII gruppa elementi iod a’dettegi har qi’yli sharayatta izoliyator yesaplanadi’. Iodti’n’ wo’zine ta’n wo’zgesheligi – jaqti’landi’rg’anda woni’n’ elektr wo’tkishgishliginin’ keskin arti’p ketiwi. Mine usi’g’an qarap woni’ yari’m wo’tkizgishler klasi’na kiritedi.

III gruppa elementi bor da yari’m wo’tkizgishler klasi’na kiritiledi. Sap bor sap gidridler yaki xloridlerden, termikali’q usi’l, ma’selen, BSl₃ ti dugada vodorod penen qayta tiklew arqali’ ali’wg’a boladi’. Wol qadag’an yetilgen zonasi’ 1 ev bolg’an menshikli wo’tkizgishlikke iye boladi’. Borda aralaspali’ wo’tkizgishlik bar degen mag’luwmatlar da bar. Temperatura 500 – 600^oC qa shekem ko’terilgende bordi’n’ qarsi’li’g’i’ 10⁵ yesege kemeyedi.

Joqari’da ayti’p wo’tilgendey – aq, okisler yari’m wo’tkizgishlerdin’ u’lken bir klasi’n payda yetedi. Oksidli yari’m wo’tkizgishlerdin’ arasi’nda mi’s zakisi Cu₂O, uran okisi UO₂ tesikli, al cink okisi ZnO, titan okici TiO₂ elektroni’ wo’tkizgishlikke iye boladi’.

Mi’s zakisi jaqi’n waqi’tlarg’a shekem tuwri’lag’i’shlar ha’m fotoelemntler ushi’n tiykarg’i’ material boli’p keldi. Soni’n’ ushi’n da woni’n’ qa’siyetleri biraz toli’q u’yrenilgen. Mis okisinin’ qadag’an yetilgen zonasi’nin’ ken’ligi 1,5 ev. Aralaspalardi’n’ akceptorli’q qa’ddi valent zonasi’ni’n’ joqari’si’nan 0,3 – 0,6 ev qashi’qli’qta jaylasadi’. Cu₂O jaqsi’ fotoelektrlik qa’siyetlerge iye. Maksimun fotowo’tkizgishligi λ=0,63 mk.

Tesikli okisli yari’m wo’tkizgishlerden UO₂ ni aji’rati’p korsetiwge boladi’, al wol termistorlarda qollani’ladi’.

Okisli elektron yari’n wo’tkizgishler – cink okisi – ZnO₂, marganec okisi, titanni’n’ qos okisi boladi’. Ma’selen, cink okisi ushi’n wonda kislirod atomi’ni’n’ arti’qmash bolg’ani’ ushi’n σ = 10^-6 – 10^-1 om^-1 sm^-1 boladi’. ZnO₂ nin’qadag’an yetilgen zonasi’ni’n’ ken’ligi 2,6 ev.

Yari’m wo’tkizgish zatlardi’n’ ayti’p wo’tlgen klasslari’nan basqa yari’m wo’tkizgish qa’siyetlerine iye bolg’an ha’r qi’yli yekilik, u’shlik ha’m bunnan da joqari’ elementlerdin’ quramali’ birikpeleri ko’p sanda ushi’rasadi’. Son’g’i’ pai’ytlarda texnikada ken’nen qollanili’p ati’rg’an A_III B_IV tipindegi birikpeler bug’an mi’sal bola aladi’.