Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi

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 (dielektriklar).
Elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga o'tkazish uchun tashqaridan malum
energiya 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 hosil
bo'lishi mumkin. Eng yuqori zona elektronlar bilan qisman to'ldirilgan, 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.
Izolatsiyalangan atomda eletronlarning energetik sathlari. XX asr boshlariga kelib,
fiziklar shunga amin bo’ldilarki, atom hodisalarini zarralar harakat qonunlari bilan ham,
to’lqinlar qonuniyatlari bilan ham bir tomonlama talqin qilish mumkin emas. Mikrozarralar –
elektron, proton, atom, neytron va boshqalar korpuskulyar (zarra) va to’lqin xususiyatlarini
o’zida nomoyon qiladi. Ular zarra ko’rinishida qayd qilinadi, lekin harakati to’lqin tarzida
bo’lib, SHryodinger tenglamasi orqali ifodalanadi. Massasi
|