Yarim oʻtkazgichlar elektr tokini yaxshi oʻtkazuvchi moddalar (oʻtkazgichlar, asosan, metallar) va elektr tokini amalda oʻtkazmaydigan moddalar (dielektriklar) orasidagi oraliq vaziyatni egallaydigan moddalar

Surxondaryo Axborot texnologiyalari texnikumi 1-bosqich 1-21 guruh talabasi Zafarova Sevaraning Raqamli texnika fanidan tayyorlagan

MUSTAQIL ISHI
Mavzu:Yarim o’tkazgichlar va to’liq o’tkazgichlar
Reja:
1.Yarim qo’shimcha va to’liq to’ldiruvchini farqlari
2.Yarim qo’shuvchi va to’liq qo’shimchaning asosiy farqlari
3.Yarim Adder va To’liq Adder
4.Yarim o’tkazgichning tuzulishi
5.Xulosa

Yarim o'tkazgichlar oʻtkazuvchanligi jihatidan metall va dielektriklar orasidagi moddalar boʻlib, oʻz fizik xususiyatlarini turli tashqi taʼsirlar (masalan yoritish, isitish va hokazo) natijasida keng intervalda oʻzgartira olish xususiyatiga ega. Yarim oʻtkazgichlar elektronika va mikroelektronikada juda keng qoʻllanilib, zamonaviy elektr jihozlarning deyarli hammasi - kompyuterlardan tortib to uyali aloqa telefonlarigacha barchasi yarimoʻtkazgichli texnologiyaga asoslangan. Eng keng qoʻllaniladigan yarimoʻtkazgich modda kremniy boʻlib, boshqa moddalar ham keng qoʻllaniladi.

Yarim oʻtkazgichlar — elektr tokini yaxshi oʻtkazuvchi moddalar (oʻtkazgichlar, asosan, metallar) va elektr tokini amalda oʻtkazmaydigan moddalar (dielektriklar) orasidagi oraliq vaziyatni egallaydigan moddalar. Mendeleyev davriy sistemasida II, III, IV, V va VI guruhlarda joylashgan koʻpchilik elementlar. ularning bir qator birikmalari yarimo'tkazgichlar jumlasiga kiradi. Ya.da ham metallardagi kabi elektr oʻtkazuvchanlik elektronlarning harakati tufayli yuzaga keladi. Biroq elektronlarning harakatlanish sharoitlari metallar va Ya.da turlicha boʻladi. Ya. quyidagi asosiy xususiyatlarga ega: Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligi temperatura koʻtarilishi bilan ortib boradi (mas, temperatura 1 K ga ortganda Ya.ning solishtirma oʻtkazuvchanligi 16—17 marta ortadi); Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligida erkin elektronlardan tashqari atom bilan bogʻlangan elektronlar ham ishtirok etadi (baʼzi hollarda bogʻlangan elektronlar asosiy rol oʻynaydi); sof Ya.ga oz miqdorda qoʻshilma kiritib, uning oʻtkazuvchanligini keskin oʻzgartirish mumkin (mas, 0,01% qoʻshilma kiritilganda Ya. ning oʻtkazuvchanligi 10000 marta ortib ketadi).
Past tralarda Ya.ning solishtirma qarshiligi juda katta boʻladi va amalda ular izolyator hisoblanadi, lekin temperatura ortishi bilan ularda zaryad tashuvchilarning konsentratsiyasi keskin ortadi. Mas, sof kremniyda 20° trada erkin elektronlar konsentratsiyasi ~1017m~3boʻlsa. 700° da 1024 m"3gacha, yaʼni million martadan koʻproq ortadi. Ya.da erkin elektronlar konsentratsiyasining traga bunday keskin bogʻlikligi oʻtkazuvchanlik elektronlari issiqlik harakati taʼsirida hosil boʻlishini koʻrsatadi. Yarimoʻtkazgich kristallda atomlar valent elektronlari yordamida oʻzaro bogʻlangan. Atomlarning issiqlik tebranishlari vaqtida issiqlik energiyasi valent elektronlar orasida notekis taqsimlanadi. Ayrim elektronlar oʻz atomi bilan bogʻlanishni uzib, kristallda erkin koʻchib yurish imkonini beradigan yetarli miqdordagi issiqlik energiyasiga ega boʻlib qolishi va erkin elektronlarga aylanishi mumkin.
Tashqi elektr maydon boʻlmaganda bu erkin elektronlar tartibsiz harakat qiladi. Elektr maydon taʼsirida esa maydonga qarshi yoʻnalishda tartiblangan harakatga kelib, Ya.da tok hosil qiladi. Erkin elektronlar yuzaga keltirgan oʻtkazuvchanlik elektron yoki ptip oʻtkazuvchanlik deb ataladi.
Bogʻlangan elektronning oʻz atomini "tashlab ketishi" atomning elektr neytralligini buzadi. unda "ketib qolgan" elektron zaryadiga miqdoran teng musbat zaryad — teshik vujudga keladi. Tashqi elektr maydon boʻlmaganda elektronlar ham, teshiklar ham tartibsiz harakatlanadi, tashqi maydon boʻlganda esa elektronlar maydonga qarshi, teshiklar maydon boʻylab koʻchadi. Teshiklarning koʻchishi bilan bogliq oʻtkazuvchanlik teshikli yoki rtmp oʻtkazuvchanlik deyiladi. Erkin elektronlar soni bilan teshiklar soni bir-biriga tengligi tushunarli. Aniklanishicha, ularning harakatlanish tezligi ham bir xil ekan. Demak, Ya.dagi tok ayni vaqtda ham elektron, ham teshikli oʻtkazuvchanlikdan vujudga keladi. Bunday elektronteshikli oʻtkazuvchanlik Ya.ning xususiy oʻtkazuvchanligi deyiladi. Xususiy oʻtkazuvchanlik sof Ya.da kuzatiladi. Biroq tabiatda sof Ya. yoʻq. Baʼzi qoʻshilmalar Ya.ni erkin elektronlar bilan boyitsa, boshqa baʼzi qoʻshilmalar teshiklar bilan boyitadi. Ya.da yuzaga keladigan bunday oʻtkazuvchanlik qoʻshilmali oʻtkazuvchanlik deb ataladi.
Agar asosiy Ya. atomi oʻrniga elementlar davriy sistemasida undan keyingi guruhda turgan element atomi kiritilsa, bu qoʻshilma atomning bitta valent elektroni atomlararo bogʻlanishda ishtirok etmaydi va erkin elektronlar safiga qoʻshiladi, binobarin, itip oʻtkazuvchanlik ortadi. Va, aksincha, undan oldingi oʻrinda turgan element atomi kiritilsa, atomlararo toʻla bogʻlanishda 1 ta elektron yetishmaydi, teshik hosil boʻladi. Bunda rtip oʻtkazuvchanlik ortadi. Qoʻshimcha birinchi holda donor (elektron beruvchi) qoʻshilma, ikkinchi holda esa akseptor (elektron oluvchi) qoʻshilma deb ataladi.
Shunday qilib, Ya.ning elektr oʻtkazuvchanligi xususiy va aralashmali oʻtkazuvchanliklar yigʻindisidan iborat boʻladi. Yuqori tralarda xususiy oʻtkazuvchanlik, past tralarda esa qoʻshilmali oʻtkazuvchanlik asosiy rol oʻynaydi.
Sunnat Gʻoipov.
Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi
Misol uchun yarim o'tkazgichning tipik vakili bo'lgan germaniyni qaraylik. Uning tartib nomeri 32 va to'rtta elektron qobig'i mavjud: 1-qobiqda 2 ta; 2-qobiqda 8ta, 3-qobiqda 18 ta,4- qobiqda esa 4 ta elektron joylashgan. Uchta ichki qobiqdagi elektronlar turg'un bo'lib, kimyoviy reaksiya-larda ishtirok etmaydi. Oxirgi to'rtinchi qobiqdagi elektronlar esa atom yadrosi bilan juda kuchsiz bog'langan. Aynan shu elektronlar elementning boshqa atomlarining nechtasi bilan kimyoviy bog'lanishga kira olish qobiliyatini ko'rsatib, mazkur elementning valentligini aniqlaydi. Shuning uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi yoki valentli elektronlar deyiladi. Tashqi qobig'ida to'rtta elektroni mavjud bo'lgan germaniyning valentligi to'rtga teng. Mazkur atomga boshqa atomlar yaqinlashganida valent elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan oson ta'sirlashadi va kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Atom qobig'iga ma'lum energiya berilganda atomnig ionlashuvi ro'y berishi mumkin. Aynan so'nggi qobiqdagi elektronni ozod qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi. Germaniy, kremniy va yarim o'tkazgichlarning boshqa bir qancha vakillari kristall moddalar hisoblanadi. Ularning atomlari ma'lum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan bo'ladi.
O'tkazgichlar, yarim o'tkazgichlar, izolyatorlar
Elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga o'tkazish uchun tashqaridan malum ener¬giya berish kerak. Elektron turg'un holatdan (to'ldirilgan holatdan) . erkin holatga (o'tkazish zonasiga) o'tishda yengish kerak bo'lgan man qilingan zonanirtg kengligi qattiq jismlarni metallar, yarim o'tkazgich-lar va izolyatorlarga ajratishning asosiy mezonlaridan biridir. Bunga keltirilgan sxemalardan osongina ishonch hosil qilish mumkin. Zonalarning elektronlar bilan to'ldirilganligi va man qilingan zonaning kengligiga qarab to'rtta hoi bo'lishi mumkin. Eng yuqori zona elektronlar bilan qisman to'ldi¬rilgan, ya'ni unda bo'sh sathlar mavjud. Bu holda elektron juda kam energiya olganda ham shu zonaning yuqoriroq energetik sathiga o'tishi, ya'ni erkin bo'lib, tok o'tkazishda ishtirok etishi mumkin. Demak, qattiq jismda qisman to'ldirilgan zona mavjud bo'lsa, bu jism elektr tokini o'tkazadi. Aynan shu xususiyat metallarga xosdir. Agar valent zona va o'tkazish (erkin) zonasi bilan qisman ustma-ust tushsa ham, qattiq jism elektr tokini o'tkazuvchi bo'ladi. Bu Mendeleyev elementlar davriy sistemasidagi II guruh elementlari Be, Mg, Ca, Zn ....larga xos xususiyatdir. Energetik sathlari faqat valent zona va o'tkazish zonasidan iborat qattiq jismlar, man qilingan zonasining kengligiga qarab dielektriklar va yarim o'tkazgichlarga ajratiladi. Agar kristallning man qilingan zonasining kengligi bir necha elektron-volt bo'lsa, issiqlik harakati elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga sakrata olmaydi va bunday kristallarga dielektriklar deyiladi. Agar man qilingan zona uncha katta bo'lmasa (AE~ 1 eV), elek¬tronni valent zonadan o'tkazish zonasiga issiqlik yoki biror boshqa ta'sir bilan ko'chirish mumkin. Bunday kristallarga yarim o'tkazgich-lar deyiladi. Masalan, germaniy uchun AE= 0,72 eV, kremniy uchun AE=1.11 eV ni tashkil qiladi. Shunday qilib, o'tkazgichlar uchun man qilingan zonaning keng¬ligi no'lga teng, yarim o'tkazgichlar uchun 2eV dan oshmaydi, dielektriklar uchun esa 2eV dan katta bo'ladi
1. Yarim o‘tkazgichlar. Yarim o‘tkazgichlarning elektr xususiyatlari. Tuzilishi va hususiyatlari
Solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi bo‘yicha metallar va dielektriklar orasidagi holatida bo‘lgan moddalar yarim o‘tkazgichlarga kiradi. Ularning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi 10-8 dan 105 sm/m gacha bo‘ladi va metallarga qaraganda xarorat ko‘tarilgan sari uning miqdori oshib boradi.
Yarim o‘tkazgichlar ko‘p sonli moddalar guruxini tashkil etadi. Ularga quyidagi kimyoviy elementlari kiradi: germaniy, kremniy, bor, uglerod, fosfor, oltingugurt, margimush selen, kul rangli qalay, tellur, yod, ba’zi kimyo birlashmalar va ko‘p sonli organik moddalar.
Elektronikada yarim o‘tkazgichli materiallarning cheklangan soni qo‘llaniladi. Bu birinchi navbatda kremniy va galliy arsenididir. Margimush, bor, fosfor kabi qator moddalar qorishma (aralashmalar) sifatida ishlatiladi. Elektronikada qo‘llaniladigan yarim o‘tkazgichlar ancha va takomillashgan kristallik tuzulishga ega, ularning atomlari fazoda bir-birovidan o‘zgarmas masofalarda aniq davrli ketma-ketlikda joylashgan bo‘lib, kristallik panjarani tashkil qiladi. Yarim o‘tkazgichlar elektronikasida eng ko’p tarqalgan – germaniy va kremniy – panjaralari olmos turidagi tuzilishga ega. Bunday panjarada moddaning har bir atomi huddi shunday to‘rt atom bilan o‘ralgan bo‘lib, to‘g‘ri tetraedrning cho‘qqisida joylashgan.
Kristallik panjarada joylashgan har bir atom elektrik neytraldir. Panjara tugunlarida atomlarni ushlab turuvchi kuchlar kvantomexanik harakterga ega; ular o‘zaro xarakatlanuvchi atomlarning valentli elektronlarini almashuvi hisobiga paydo bo‘ladi. Atomlarning shunday aloqasi kovalentli aloqa deb nomlanadi, uning yaratilishi uchun bir juft elektronlar kerak bo‘ladi. To’rt valentli element bo’lgan germaniy va kremniyni tashqi qatlamida uning yaqin atrofidagi to’rt atomlari bilan to’rt kovalentli aloqalar mavjud.
Yarim o‘tazgichda zaryad tashuvchilar
Ko‘rilgan ideal panjarada barcha elektronlar o‘zlarining atomlari bilan bog‘langan. Isitish yoki nurlash natijasida uncha katta bo‘lmagan energetik ta’sirlar panjarada ba’zi valentli bog‘lanishlarni uzilishiga olib kelishi mumkin. Bunda valentli elektron, o‘zining atomidan ajralib, yangi turg‘un holatga o‘tadi va u kristallik panjara bo‘yicha yurish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Bunday valentli bog‘lanishdan uzilib chiqqan harakatli elektronlar o‘tkazuvchanlik elektronlari deb aytiladi. Ular yarim o‘tkazgichni elektr o‘tkazuvchanligiga sabab bo‘lib, elektronli elektr o‘tkazuvchanligi deyiladi.

+4 – Tugundagi atomlar

+ - elektronlar
+ - teshiklar
1-rasm
Valentli elektronni atomdan uzib olish va uni harakatlanuvchi holatiga keltirish uchun beriladigan eng kam energiya miqdori ∆E panjarani tuzilishiga bog‘liq bo‘ladi va yarim o‘tkazgichning parametri hisoblanadi

Kristal bo‘yicha harakatlanuvchi elektronlar energiyasi ba’zi miqdorlar chegarasida yotadi, boshqacha qilib aytgada, elektronlar energetik darajalarini butun zonasini egallaydi va o‘tkazuvchanlik zonasi deb ataladi. Valentli elektronlarning energetik holati ham valentli deb ataluvchi zonani tashkil etadilar. Valentli zonaning maksimal qiymati va o‘tkazuvchanlik zonaning minimal qiymati oralig‘ida energetik zonada elektronlar bo‘lishi mumkin emas; bu taqiqlangan zona deb ataladi. Taqiqlangan zonaning eni ∆Ega valentli elektronni bo‘shatib olish uchun zarur bo‘lgan energiyani aniqlaydi, ya’ni yarim o‘tkazgich atomining ionizatsiyalash energiyasidir. Shunday qilib, energetik nuqtai nazaridan atomdan valentli elektronni uzib olinishi va uni o‘tkazuvchanlik elektroniga aylanishi elektronlarni valent zonadan o‘tkazuvchanlik zonasiga olib tashlashga to‘g‘ri keladi.

Valentli bog‘lama uzilganda va elektroni atomdan panjaraga ketganda to‘ldirilmagan bog‘lama hosil bo‘ladi, unga miqdori bo‘yicha elektron zaryadiga + e teng bo‘lgan kompensatsiyalanmagan musbat zaryadga xos to‘ldirilmagan bog‘lamga qo‘shni bog‘lamlardan valentli elektronlar oson o‘tishi sababli, bunga kristalldagi issiqlik xarakati yordam beradi, bunda valentli elektron tashlab ketgan o‘rni (teshik deb nomlanib) panjarada xaotik ravishda xarakatlanadi. Tashqi maydon mavjudligida teshik ham maydon tahrir qilish yo‘nalishida harakatlanadi, bu esa musbat zaryadni olib o‘tishiga, ya’ni elektr tokiga to‘g‘ri keladi.
Yarim o‘tkazgich bunday ko‘rinishidagi elektr o‘tkazuvchanligi teshikli elektr o‘tkazuvchanlik deb aytiladi. Yuqorida ko‘rilgani esa elektronli o‘tkazuvchanlik deb aytilardi, unda bo‘sh elektronlar sababchi edi.Panjara tugunlarida faqat o‘zining atomlariga ega bo‘lgan yarim o‘tkazuvchini xususiy o‘tkazuvchisi deb atashga qabul qilingan; unga tegishli barcha o‘lchamlari I indeksi bilan belgilanadi (intrinsic – xususiy, ingliz so‘zidan olingan).
Elektronikada ko‘p ishlatiladigan yarim o‘tkazgichlari kristall panjarasidagi tugunlarda asosiy modda atomlarining bir qismi aralashmalar atomlari bilan o‘rin almashgan bo‘ladi, ya’ni boshqa moddalarning atomlari bilan. Bunday yarim o‘tkazgichlar aralashmali yarim o‘tkazgichlar deb ataladi. Germaniy va kremniy uchun ko‘pincha besh va uch valentli elementlar atomlari ishlatiladi. Besh valentli aralashmalarga fosfor, surma, margimush va boshqa uch valentliklarga-bor, alyuminiy, indiy, galliy kiradi.
Besh valentli aralashma fosfor bo‘lganda to‘rtta valentli elektronlari qo‘shish atomlarning to‘rt elektronlari bilan birga kovalent bog‘lamlarini tashkil etadi, beshinchi valentli elektron esa «ortiqcha» bo‘lib qoladi. Elektronning o‘zini atomi bilan bog‘lanish enegriyasi - ∆En valentli elektronni bo‘shatib olish uchun kerak bo‘lgan ∆Eg energiyasidan ancha kam. Uncha katta bo‘lmagan ionlash ∆En energiyasi tufayli, beshinchi elektronni issiqlik xarakati energiyasi hisobiga o‘zining atomidan xona haroratida ham uzib olish mumkin. Bunda kristalli panjara bo‘yicha xarakatlanishiga imkoni bo‘lgan bo‘sh elektron va bu elektronni yo‘qotgan turg‘un musbatli aralashmani zaryad-atomi hosil bo‘ladi. Elektronlarini beradigan bunday aralashmalar turi donorlar deb aytiladi, shu aralashmaga o‘xshash kristallar esa – N-tipdagi yarim o‘tkazgichlar deyiladi.
Uchvalentli aralashmani kiritganda aralashmali atom yakunida joylashgan uch atom bilan kovalentli bog‘lamlarni hosil qilish uchun o‘zining uch valentli elektronlarini beradi. to‘rtinchi atomi bilan bog‘lama to‘ldirilmagan bo‘lib qoladi, lekin unga qo‘shni bog‘lamlardan valentli elektronlar ancha oson o‘tishi mumkin. Valentli elektronni to‘ldirilmagan bog‘lamaga o‘tishida qo‘shilgan ortiqcha elektron bilan aralashmali atom panjarada turg‘un manfiy zaryad hosil qiladi; bundan tashqari panjara bo‘yicha xarakatlanadigan va yarimo‘tkazgichni teshikli o‘tkazuvchanligini kelib chiqaradigan panjarada teshik paydo bo‘ladi. Elektronlarni ushlab oluvchi bunday ko‘rinishidagi aralashmalar akseptorli deyiladi, akseptor aralashmali kristall esa-P-tipdagi yarim o‘tkazuvchi deyiladi.
Yarim o'tkazgichlar Reja: 1.O'tkazgichlar, dielektriklar va yarim o'tkazgichlar 2.Yarim o'tkazgichlarning xususiy o'tkazuvchanligi 3.Aralashmali o'tkazuvchanlik 4.Yarim o'tkazgichlarning eletr sxemalari: diod, tranzistorlar Metallarda erkin elektronlar konsentrasiyasi juda katta ( - ). Shu sababli ularning elketr qarshiligi kichkina. Dielektriklarda erkin elektronlar konsentrasiyasi kam (n ), ekektr qarshiligi esa juda katta. Elektr qarshiligi nisbatan yarim o'tkazgichlar metall va dielektriklar o'rtasida oraliq holatni egallaydi. Metallardan farqli ravishda yarim o'tkazgichlarning solishtirma qarshiligi temperatura ortishi bilan kamayadi. 22 10 23 10 3 sm 14 3 10  sm Yuqori darajada tozalangan kremniy tarkibida kirishmalarning atom ulushi. Kimyoviy jihatdan toza yarim o'tkazgichlar xususiy yarim o'tkazgichlar deb ataladi. Ularga bir qator kimyoviy toza elementlar (germaniy-Ge, kremniySi, selen-Se, tellur-Te) va kimyoviy birikmalar (galliy arsenidi– GaAs, indiy arsenidi-InAs, indiy antimonidi - InSb,Karbid kremniy-SiC va xokazolar) kiradi. Kirishmalar Mumkin bo'lgan miqdori, % Al 1∙10-7 B 1∙10-7 H 1∙10-3 Fe 1∙10-7 O 1∙10-7 Mg 1∙10-7 Mn 1∙10-7 Cu 1∙10-8 Pb 1∙10-7 Ag 1∙10-7 P 1∙10-8 Zn 1∙10-8 O'tkazuvchanlik sohasi Valentlik sohasi Ec Ev Eg - - - + + + + + - + - Taqiqlangan soha kengligi Eq=0.66 eV. Germaniy uchun uy temperaturasida t=250 C, o’tkazuvchanlik sohasidagi elektron gaz kontsentratsiyasi ni≈10 19 m-3, solishtirma qarshiligi ρi=0.48 Om m ga teng bo’ladi. Taqiqlangan sohaning kengligi Eq=5.2 eV ga teng bo’lgan olmos uy temperaturasida t=250 C o’tkazuvchanlik sohasida elektronlar kontsentratsiyasi ni≈107 m-3 ga, solishtirma qarshiligi ρi=10 8 Om m ga teng bo’ladi. Ammo temperatura 600 K ga teng bo’lishi bilan elektron gazning kontsentratsiyasi olmosda bir necha tartibga ortadi, solishtirma qarshiligi esa 0,5Om m ga teng bo’ladi. • Yuqoridagilardan quyidagi ikkita muhim xulosa kelib chiqadi: • 1. Yarim o’tkazgichlarning o’tkazuvchanligi valent sohadagi elektronlarga o’tkazuvchanlik sohasiga o’tish uchun yetarli bo’lgan energiyani beruvchi tashqi kuchlar ta’sirida paydo bo’ladi. SHuning uchun yarim o’tkazgichlar o’tkazuvchanligi qo’zg’atilgan o’tkazuvchanlikdan iboratdir; • 2. Qattiq jismlarni yarimo’tkazgichlar va dielektriklarga bo’linishi ma’lum bir hisobda shartli xarakterga egadir. O’y haroratida dielektrik xususiyatiga ega bo’lgan olmos yuqori temperaturalarda sezilarli o’tkazuvchanlikka ega bo’lib, yarim o’tkazgich xususiyatini oladi.
O’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklarning bir-biridan farqini faqat kvant mехanikasi tasavvurlari asоsidagina ziddiyatsiz izохlash mumkin. Qatiq jismlar elektr o’tkazuvchanligining "zоna nazariyasi" asоslari bilan tanishaylik.
Mеtallar хоssalarining dielektriklarning хоssalari bilan taqqoslash va yarim o’tkazgichlar хоssalarini aniklash uchun kristallardagi elektrronlar enеrgеtik satхlari bilan batafsilrоk tanishib chiqish zarur.
Kristallning hosil bo’lishini enеrgеtik satхlari ma’lum bo’lgan atоmlarning yaqinlashishini kurib chiqish bilan tushinish mumkin. Atоmlar bir-biriga yaqinlash-ganda o’zaro ta’sir qila bоshlaydi. Bu o’zaro ta’sir atоmlardagi turli enеrgеtik satхlarda jоylashgan elektrronlar uchun turlicha bo’ladi. Eng ichkaridagi elektrronlar о’z galayontiriladi va bu elektrronlar atоmlar хali yakka-yakka bo’lganlarida o’aysi atоm tarkibiga kirgan bo’lsalar o’sha atоmlar yaqinida kоla bеradilar. Eng tashqi (valеnt) elektrronlarning harakati esa eng kuchli galayontiriladi. Nazariyaning kursatishicha, agar atоmlar fazоda kristall panjara hоsil qilgan holda tartibli jоylashgan bo’lsalar, elektrronlar har qanday muayyan atоm bilan bоg’lanishni to’la ravishda o’zib, kristall оrasida erkin holda harakat qila оladilar. Elektrronning kristalldagi harakatini kvant mехanikasi asоsida analiz qilish ko’rsatadiki, agar kristall panjarani tashkil etuvchi atоmlar sоni N ga tеng bo’lsa, u holda valеnt elektrronning satхi N ta alоhida, bir-biriga yaqin jоylashgan satхlarga ajraladi. Rеal kristallarda N atоmlar sоnijuda katta, shu sababli kristallda bir-biriga juda yaqin jоylashgan satхlardan tashkil tоpgan pоlоsa yoki ruхsat etilgan holatlar zоnasi vujudga kеladi. N katta bo’lganda zоnaning kеngligi amalda N ga bog’liq bo’lmaydi.
Shunday qilib, kristall оrasida elektrronlar ruхsat etilgan zоna chеgarasida bo’lgan turli enеrgiyalar bilan harakat qilishi mumkin.Atоmlarda valеnt elektrronlarning ruхsat etilgan bir nеcha satхlari bo’ladi, shu sababli kristallda umuman aytganda, elektrronlar ruхsat etilgan holatlarning bir nеcha zоnalari vujudga kеladi. Bu zоnalar bir-biridan d kеngligi zоnalarning kеngligi tartibida bo’lgan оraliqlar bilan ajralgan bo’ladi.
Tashqi elektr maydоn bo’lganda qanday hоdisa bo’lishini aniqlash uchun elektrronlarning zоnalar buyicha turlicha taqsimlash hollarini ko’rish zarur. Aytaylik, kristallda еtarlicha kеng оraliq bilan ajratilgan ikkita zоna bo’lib, bunda pastki zоnadagi satхlar sоni erkin elektrronlar sоning хuddi qоq yarmiga tеng bo’lsin. U holda bo’tun pastki zоna elektrronlar bilan to’lgan bo’lib yo’qоrigi zоnada elektrronlar bo’lmaydi. Tashqi elektr maydоn elektrronlarni pastki zоnadan yo’qоrisiga ko’chirоlmaydi, chunki zоnalar kеng оraliq bilan ajralgandir. Shuning uchun tashqi elektr maydоn elektrronlarning harakat holatini хеch bir o’zgartirоlmaydi, ya’ni elektrronlarga qo’shimcha tеzlik bеrоlmaydi. Tashqi maydоn ta’sirida kristallda elektr tоki vujudga kеlmaydi- bunday kristall dielektrik (izоlyatоr) bo’ladi. Pastki zоna elektrronlarga chala to’ldirilgan holda esa juda kuchsiz tashqi maydоn ham elektrronlarni yaqindagi bo’sh enеrgеtik satхlarga ko’chira оladi. Bunday kristall (mеtall) o’tkazgich bo’ladi.
Aytilganlardan ko’rinib turibdiki, elektrronlar va mеtallar оrasidagi farqni kvant va klassik nazariya tamоmila turlicha tushuntirar ekan. Klassik nuqtai nazarga ko’ra dielektrikda barcha elektrronlar o’z atоmlari yaqinida mustaхkam ushlanib turadi, mеtallarda esa erkin elektrronlar bo’lib, bu elektrronlarning tashqi maydоn ta’siridagi ko’chma harakati elektr tоk hоsil qiladi. Kvant nuqtai nazarga ko’ra dielektriklarda ham, mеtallarda ham "erkin", ya’ni muayyan atоmlar bilan bоg’lanmagan elektrronlar bo’ladi. Dielektriklar va mеtallar bir-biridan elektrronlarning ruхsat etilgan enеrgеtik holatlari zоnalarining to’laligi va nisbiy jоylashishi bilan farq qiladi.
Zоna nazariyasi mеtallarning elektr o’tkazuvchanligini izохlashda klassik nazariya duch kеlgan kiyinchiliklarni bartaraf qilish bilan birga, yarim o’tkazgichlarning хоssalarini ham tushuntirib bеradi. Yarim o’tkazgich shu bilan harakterlanadiki, unda ham dielektrikdagi singari bo’tun pastki zоna elektrronlar bilan tulgan, biroq zоnalar оrasidagi d masоfa kichik bo’ladi. Bu holda elektrronlarning bir qismi issiqlik harakat ta’sirida yo’qоrigi zоna o’tishi va birmuncha elektr o’tkazuvchanlik vujudga kеltirishi mumkin. Tеmpеratura оrtganda bunday elektrronlarning sоni tеz оrta bоshlaydi.
Yarim o’tkazgichlar elektr o’tkazuvchanligining yana bir хususiyati bоr. Elektrronlarning pastki to’lgan zоnadan yo’qоri zоnaga o’tishi pastki zоnada bush jоylar- "tеshik"larni vujudga kеltiradi. Bu hol pastki zоnadagi elektrronlarning ham elektr o’tkazuvchanlikda ishtirоk etishiga imkоn bеradi. Elektrronlarning tashqi maydоn ta’sirida ko’chishi natijasida "tеshik" ham elektrronlarning harakat yunalishiga tеskari yunalishda siljidi. Ravshanki, bunday "tеshik"ning ko’chishi musbat zaryadning ko’chishiga ekvivalеnt bo’lali. Dеmak, yarim o’tkazgichlarning e’lеktr o’tkazuvchanligi aralash-elektrron va "tеshik"li harakterda bo’ladi. Yarim o’tkazgichlarda aralashmalarning bo’lishi alоhida rоl o’ynaydi. Tarkibida aralashma bo’lgan yarim o’tkazgichlarda qo’shimcha enеrgеtik satхlar vujudga kеlib, ular tоza yarim o’tkazgichning pastki va yo’qоrigi zоnalari оraligida jоylashadi. CuO, PbS va hоkazо tipdagi yarim o’tkazgichlarda mеtall aralashmasi elektrronlar bilan to’ldirilgan оraliq satхlarning hosil bo’lishiga sabab bo’ladi. Elektrronlar bunday оraliq satхlaridan nisbatan оsоnlik bilan yuqоri bo’sh хоnaga o’tishi va elektrron o’tkazuvchanlik vujudga kеltirishi mumkin. Mеtallоid aralashmalar elektrronlarga to’lmagan оraliq satхlar hosil qiladi. Elektrronlar bunday "bo’sh" satхlarga pastki to’ldirilgan zоnadan оsоnlik bilan o’ta оladilar, bu "tеshik"li o’tkazuvchanlikni vujudga kеltiradi.

Atomda elektronning energetik holati va ularning orbitallarda taqsimlanishi

Kvant sonlari. Atom tuzilishini yanada chuqurroq tekshirish elektronning ikki xil tabiati borligini ko'rsatdi. Unda zarracha xususiyati ham, to'lqin xususiyati ham bor ekan. Elektron muayyan massali va katta tezlik bilan harakatlanadigan zarrachadir. Shu bilan birga elektron to'lqin xossalariga ham ega, u atomning butun hajmi bo'ylab harakatlanadi va atom yadrosi atrofidagi fazaning istalgan qismida bo'la oladi.
Elektronning atomdagi holatini belgilaydigan kattalik uning energiyasidir. Elektron energiyasining kattaligi butun sonlar bilan ifodalanib, bular 1,2,3,4,5,… va xokazo sonlar bo'lib, bu sonlar bosh kvant sonlar (n)deb ataladi
Bosh kvant sonlar qiymatiga tegishli 1,2,3,4,5,6,… energiya qavatlari bo'lib, ular kvant qavatlari deyiladi va ba'zan K, L, M, N, O, P, Q harflari bilan belgilanadi. Bitta kvant qavatining o'zidagi barcha elektronlar uchun energiya zonasi bir xil bo'ladi; bunday holda elektronlar bitta energetik daraja qavat (pog'ona) da turibdi deyiladi.
Energetik pog'onalar pog'onachalarga (s - birinchi, p - ikkinchi, d - uchinchi, f - to'rtinchi pog'onaga) bo'linadi. Birinchi energetik pog'onaga 1ta s va 3 ta p pog'onacha, uchinchi energetik pog'onaga 1 ta s 3 ta p va 5 ta d pog'onacha, to'rtinchi energetik pog'onaga esa 1 ta s pog'onacha, ikkinchi energetik pog'onachaga 1 ta s va 3 ta p va 5 ta d pog'onacha to'g'ri keladi, to'rtinchi energetik pog'onada esa s, p, d, f pog'onachalar mavjud. Ikkinchi kvant son – orbital kvant son (l) bo'lib, u elektronning ayni hajmda bo'lib turish ehtimolligining fazodagi shaklini (ya'ni elektron bulut shaklini) ifodalovchi funksiya bilan aloqador kattalik. l ning qiymati 0 dan (l –1) ga qadar butun sonlar bilan ifodalanadi. l0 holatga d-orbital, l3 holatga esa f— orbital muvofiq keladi.Bir pog'onachada joylashgan elektronning energetik holati ham bir-biridan farq qiladi; uchinchi kvant son magnit kvant son (m) deb ataladi. Magnit kvant son – elektron harakat moqdori vektorining harakat miqdori biror yo'nalishga nisbatan proyeksiyasini ifodalaydi, u olishi mumkin bo'lgan qiymatlar soni 2l1 ga teng (m₂ l; 0; -l).
Demak, s - pog'onachada bitta, p - pog'onachada uchta, d- pog'onachada beshta, f - pog'onachada yettita elektron holat bo'lishi mumkin.
Masalan: Birinchi kavatda fakat bitta s-orbital (m=0) bo’ladi. Ikkinchi kavatda bitta s-orbital (m = 0) va uchta p-orbital (m = +1;0;-1) bo’ladi. Uchinchi kavatda bitta s-orbital (m=0) uchta p-orbital (m=+1;0;-1) va 5ta d-orbital (m=+2; +1;0;-1;-2) bo’ladi.n va l uzgarmas bulsa, m ning energiyasi xam uzgarmasdir. Masalan: 5d-orbitallarning fazoda joylashishi (turli uklarda) uzgarsa xam, energiyasi bir xildir.Har qaysi elektron yadro maydonida harakat qilishi bilan birga, o'zining ichki harakatiga ham ega; u spin kvant son - m_s bilan harakterlanadi. Spin kvant son ikkita qiymatga ega bo'la oladi: biri 12, ikkinchisi – 12. Shunday qilib, atomdagi har qaysi elektron 4 ta kvant son bilan harakterlanadi.
Pog'onadagi elektronlarning maksimal soni Nq2n² bilan ifodalanadi.Elektron pog'onachalardagi elektronlarning maksimal soni quyidagicha ifodalanadi: s - pog'onachada 2 ta elektron (s²), p - pog'onachada 6 ta elektron (p ⁶), d- pog'onachada 10 ta elektron (d ¹⁰), f - pog'onachada 14 ta elektron (f ¹⁴).Klechkovskiy qoidasi. Pauli prinsipi va Gund qoidasi.Ko'p elektronli atomlarda elektronlarning joylashishi quyidagicha: avval eng kam energiyali orbital, shundan so'ng energiyasiko'proq bo'lgan orbital elektronlar bilan to'lib boradi. Klechkovskiyning 1-qoidasiga muvofiq (1n) yig'indisi kichiq bo'lgan orbital birinchi navbatda to'ladi. Masalan, 3d-orbital uchun (nl) yig'indisi 325 ga teng. 4s-orbital uchun nl404 ga teng. Demak birinchi 3d-orbital emas, balki, 4s- orbital elektronlar bilan to'lib boradi.