Elektrotehnika va elektronika - bet 133

diffuziyali uzunligi (kavaklar uchun L
p
, elektronlar uchun L
n
) deyiladi. harakat
qilayotgan o‘rtacha masofasiga. Doimiy haroratda (va boshqa tashqi ta‘sirlar yo‘q
bo‘lganida), kristal muvozanat holatida bo‘ladi: generatsiyalangan zaryad eltuvchi
juftliklarning soni rekombinatlangan juftlarning soniga teng. Birlik miqdori
bo‘yicha zaryad eltuvchilar soni, ya‘ni ularning kontsentratsiyasi solishtirma elektr
o‘tkazuvchanlik qiymatini aniqlaydi. Aralashmalarsiz yarimo‘tkazgich uchun
elektronlar kontsentratsiyasi P
e
kavaklarning P
i
konsentratsiyasiga teng.
O‘zining xususiy elektr o‘tkazuvchanligi bilan bir qatorda aralashmali
o‘tkazuvchanlikka ega bo ‘lgan yarimo‘tkazgichlar aralashma tarkibli
yarimo‘tkazgichlar deb ataladi. Aralashmali elektr o‘tkazuvchanlik elektronli yoki
kavakli bo‘lishi mumkin. Agarda sof germaniyga (to‘rtvalentli element)
beshvalentli element aralashma kiritilsa,
Yarimo‘tkazgichlar,
shuningdek,
o‘zlarining
elektr
o‘tkazuvchanligi,
shuningdek, ifloslanishning elektr o‘tkazuvchanligi ham kirlarni o‘z ichiga olgan
Yassi o'tkazuvchanligi elektron yoki kavak bo'lishi mumkin. Agar sof germaniya
(tetravalent element) aralashmasiga kiritilsa
233
16.6 – rasm. Aralashmali yarimo‘tkazgichning tarkibi.
а –besh valentli mishyak aralashmali kristall panjara; б –energetik diagrammasi.
Masalan, mishyakniki (yoki surmaniki, fosforniki) (16.6-rasm а tasvir), u holda
mishyakning atomi germaniyning kristalli panjarasida germaniy atomlari bilan
kovalentli bog‘lanadi. Ammo, bog‘anishlarda faqatgina to‘rtta valentli elektroni
ishtirok etishi mumkin, beshinch elektron esa erkin bo‘lib qoladi. Demak, bu kabi
aralashma elektron o‘tkazuvchanlikni oshiradi(n-o‘tkazuvchanlik). Oqibatda,
kristalli panjaraning tugunida aralashmaning musbat zaryadlangan ioni, kristallda
esa – erkin electron hosil bo ‘ladi. Atomlari erkin elektronlarini beraoladigan
aralashmalarni donorli(donor) deb nomlanadi.
Masalan, arseniy (yoki antimon, fosfor) (shakl 16.6 rasm a tasvir), keyin
arsenik atomi germanyum kristal latta germaniya atomlari bilan kovalent aloqalar
bilan bog‘lanadi. Bunda faqat marsenikning faqat to'rt valent elektroni ishtirok
etishi mumkin, va beshinchi elektron erkindir. Shunday qilib, bunday nopoklik
elektron o'tkazuvchanlikni oshiradi (n-o'tkazuvchanlik). Shunday qilib,
nopoklikning ijobiy zaryadlangan ioni kristalli to'shakda va kristalning erkin
elektronida paydo bo'ladi. Atomlar erkin elektronlarni ajratib oladigan zarralar
donor (donor) deb ataladi.
O‘tkazuvchanlik zonasiga yaqin bo‘lgan taqiqlangan zonada, nolga yaqin
haroratda, erkin elektronlar joylashgan ruxsat etilgan donorli energetik sath hosil
bo‘ladi. Elektronni aralashmali sathdan o‘tkazuvchanlik sathiga o‘tkazish uchun
sarflanadigan energiyaga nisbatan kamroq energiya (16.6 – rasm, b-tasvir) talab
etiladi. Donorlik sathidan o ‘tkazuvchanlik sathigacha bo‘lgan masofani o‘tishi
uchun sarflangan energiyani ΔW
ab
donorlarining ionlanish(faollashish)
energiyasi deb nomlanadi.
Yarimo‘tkazgichga donorlik aralashmasini kiritish erkin elektronlarning
kontsentratsiyasini sezilarli darajada oshiradi va kavaklarning kontsentratsiyasi
xususiy yarimo‘tkazgichda bo‘lgani kabi bir xil bo‘ladi. Bunday aralashmali
yarimo‘tkazgichlarda elektr o'tkazuvchanlik asosan elektronga bog‘liq, shuning
uchun elektronlar zaryadning asosiy eltuvchilari (ularning kontsentratsiyasi
yuqori), kavaklar esa zaryadning asosiy bo‘lmagan eltuvchilari hisoblanadi.
234
16.7-rasm. Aralashmali yarimo‘tkazgichning tarkibi.
a - uchvalentli indiyli aralashmaga ega kristalli panjara; b - energetik diagrammasi.
Agar germaniyga uchvalentli elementning(masalan, indiyning) aralashmasi
qo‘shilgan bo‘lsa, u holda indiyning o‘zi germaniya bilan kovalent bog‘lanishni
shakllantirishi uchun indiyga yagona electron etarli bo‘lmaydi, bir bog’lanish
to‘lmay qoladi. Haroratning kam miqdorga ko‘payishi bilan qo‘shni germaniy
atomining elektroni uning o‘rnida bo‘shliq qoldirib(bo‘sh joy qoldirib), valentlik
bog ‘lanishiga tushishi mumkin (16.7 a-rasm), ular elektron bilan to‘ldirilishi
mumkin va hokazo. Shunday qilib, kavak xuddi yarim o‘tkazgichda ko‘chgandek
bo‘ladi. Indiyning aralashmali atomi manfiy ionga aylanadi.
Atomlar qo‘zg‘atilganda qo‘shni atomlarning valentli elektronlarini,
ularning ichida kavak hosil qiladigan, olishga qodir bo‘lgan zarralar aktseptorli
deb ataladi. Aralashmali yarimo‘tkazgichning energetik zonalari diagramasida
(16.7-rasm b-tasvir) valentli zonaning yaqinidagi taqiqlangan zonada aralashmali
energetic sath(akseptorli sath) hosil bo‘ladi. Nolga yaqin haroratlarda mazkur
sath erkin bo‘sh va harorat oshib borishi bilan u valentli zonaning elektronlari,
ya’ni, o‘rni bo‘shaganda kavak hosil qiladigan, bilan band bo‘lishi mumkin.
Valentli zonaning eng baland(cho‘qqi) qismidan aktseptorlik qismigacha
masofani
aktseptorlarning
ΔW
cd
ionlanish
energiyasi
deb
ataladi.
Yarimo‘tkazgichga aktseptorli aralashmani kiritish kavaklar kontsentratsiyasini
sezilarli darajada oshiradi, elektron kontsentratsiyasi ilgarigidek, ya’ni, xususiy
yarimo‘tkazgichda qanday bo‘lsa, shunday bir xil bo‘lib qoladi. Bu kabi
aralashmali yarimo‘tkazgichda elektr o‘tkazuvchanlik asosan kavaklar asosida
bo‘lib, yarimo‘tkazgichlarni esa p-turdagi yarimo‘tkazgichlar deb ataladi. p-
turdagi yarimo‘tkazgichlar uchun asosiy zaryad eltuvchi – kavaklar, elektronlar
esa asosiy bo‘lmagan hisoblanadi.
235
Shunday qilib, aralashmali yarimo‘tkazgichda o‘tkazuvchanlik shaklini
aniqlaydigan zaryad eltuvchilarni asosiy (p-yarimo‘tkazgichda kavaklar va n-
yarimo‘tkazgichda elektronlar), teskari ishorali zaryad eltuvchilarni esa asosiy
bo‘lmagan deyiladi.
|