Qattiq jismlar fizikasi elementlari. Yarim o’tkazgichlar Reja

Aim.Uz

Qattiq jismlar fizikasi elementlari. Yarim o’tkazgichlar
Reja

• 
  Kristallarda energetik zonalar.
  
• 
  Metallar, yarimo’tkazgichlar, dielektriklar.
  
• 
  Yarimo’tkazgichlarni xususiy elektr o’tkazuvchanligi.
  
• 
  Yarimo’tkazgichlarni aralashmali elektr o’tkazuvchanligi.
  
• 
  p-n o’tish va uning volt-amper xarakteristikasi.
  
• 
  Yarimo’tkazgichli diod va tranzistorlar.
  
• 
  Yarimo’tkazgichni fotoo’tkazuvchanligi.
  
• 
  Lyuminessension nurlanish.
  

Kristallardagi energetik zonalar. Ma’lumki atomdagielektronlar aniq diskret energetik qiymatlarga ega bo’ladi. Odatda, elektron ega bo’lishi mumkin bo’lgan energiyalarning qiymatlarini (gorizontal chizilar) ruxsat etilgan energetik qiymatlar deyiladi.

Bu gorizontal chiziqlar energetik sathlar deb ataladi. Ma’lumki atomni o’lchami a10-10m. Bir-biridan a10-9m masofada turgan atomning energetik sxemasi 1-rasmda keltirilgan.

1-rasm

Agar atomlar orasidagi masofa 10-9m dan kichik bo’lsa, (a10-9m) u holda atomlar orasidagi o’zaro ta’sir natijasida atomlarni ajratib turuvchi potetsial o’ra balandligi kamayadi. Bu bir atom elektronlarni qo’shni atom yadrosi tomonidan, tortishishi bilan tushuntiriladi (2-rasm).

2-rasm
Kristallarda atomlar orasidagi masofa a10-9m bo’lganligi uchun bu atomlar orasida kuchli o’zaro ta’sir mavjud. Bu esa atomlar orasidagi potensial to’siqni kamayishiga olib keladi.

Kvant nazariyasiga asosan elektronlar energiyasi energetik sath deb ataluvchi faqat diskret (ya’ni chekli oralilar bilan ajralgan) qiymatlarni qabul qila olishi mumkin.

Sathlarni elektronlar tomonidan ishg’ol etilishida Paulining taqiqlanish prinsipi bajarilishi kerak. 5 ta elektronli atomning asosiy holatida elektronlarning sathlar bo’yicha joylashishi 3-rasmda keltirilgan.

3-rasm
N dona atomni ko’z oldimizga keltiraylik. Agar bu atomlar bir-biri bilan o’zaro ta’sirlashmaydigan darajada o’zoqlikda (a10-9m) joylashgan bo’lsa (ya’ni izolyatsiyalangan bo’lsa), barcha atomlardagi energetik sathlar va bu sathlarning elektronlar tomonidan ishg’ol etilishi bir xil bo’ladi 4-rasm.

4-rasm

Bu N dona atom kristall bo’lagini tashkil etgan holni ko’raylik (a10-9m). Atom bir-biriga yaqinlashgan sari ular orasida kuchayib boruvchi o’zaro ta’sir paydo bo’ladi, bu esa sathlar holatining o’zgarishiga olib keladi.

Barcha N ta atom uchun bir xil bo’lgan bitta sath o’rniga, N ta bir-biriga juda yain bo’lgan, biroq ustma-ust tushmaydigan sathlar hosil bo’ladi.

Natijada izolyatsiyalangan atomdagi bitta energetik sath o’rniga qattiq jismda bir-biriga yaqin joylashgan N dona energetik sathlar gruppasi vujudga keladi. Bu sathlar gruppasi energetik zona deb ataladi. Bu ruxsat etilgan energetik zonalar taqiqangan zonalar bilan ajratilgan bo’ladi (5-rasm).

5-rasm
Odatda energetik zonaning kengligi bir necha elektron-volt bo’ladi. Agar kristall, masalan 1023 atomdan iborat bo’lsa, zonadagi sathlar oralig’i 10-23 eV bo’lar ekan. Absolyut nol haroratda kristall energiyasi minimal bo’lishi kerak. Shuning uchun valent elektronlar juft-juft holda ruxsat etilgan zonaning pastki sathini to’ldiradi. Bu sathlar atomning asosiy valent elektronlar egallagan sathdan xosil bo’ladi. Buni biz valent zona deb ataymiz. Bu zonaga eng yaqin turgan ruxsat etilgan zona, bo’sh zona yoki o’tkazuvchanlik zonasi deyiladi. Bu ikki zona taqiqlangan zona bilan ajratilgan bo’ladi (6-rasm).

6-rasm
Metallar. Yarimo’tkazgichlar, dielektriklar. Valent zonadagi energetik sathlar elektronlar tomonidan qanchalik ishg’ol etilganligi va taqiqlangan zonaning energetik kengligiga qarab barcha qattiq jismda uch sinfga bo’linadi.