Aktseptor energetik sathlar - 9-Ma’ruza yarim o’tkazgichlar xususiy va kirishmali yarim o’tkazgichlar Reja

Aktseptor energetik sathlar
Yana faraz qilaylik, kremniy kristall panjarasidagi bir qism kremniy atomlari o’rnini 3 valentli Bor (V) atomlari egallagan bo’lsin. 4 ta qo’shni atomlar bilan kovalent bog’lanishni hosil qilish uchun bor atomiga bitta elektron yetishmaydi. Bu yetishmaydigan elektronni qo’shni kremniy atomlaridan olishi mumkin. Bu holda ham qo’shimcha elektronni olish uchun taxminan Ea» 0,01 eV energiya zarur bo’ladi.
To’ldirilmagan bog’lanish kovakni eslatadi va kremniyning valent sohasida bo’sh vakant holatni hosil qiladi. 235 – rasmda bor kirishma atomiga ega bo’lgan kremniyning sohaviy tuzilishi tasvirlangan. Valent sohasi shipining yaqinida Ea» 0,01 eV masofada bor atomining elektronlar egallamagan energetik sathi joylashgan. Nisbatan yuqori bo’lmagan temperaturalarda valent sohasidagi elektronlar bu energetik sathlarga o’tib, bor atomlari bilan bog’lanish hosil qiladi va kristall panjarada harakat qilish ehtimolligini yo’qotadilar, elektr o’tkazuvchanlikda ishtirok eta olmaydilar. Musbat zaryad tashuvchilar faqat valent sohasida hosil
235 – rasm. Kremniy kristall panjarasida bor (V) atomining joylashishi
bo’lgan kovaklardan iborat bo’ladi.
Yarim o’tkazgichning valent sohasidan elektronlarni tortib oluvchi kirishmalar – aktseptorlar, ularning energetik sathlari – aktseptor sathlar deb ataladi.
Aktseptorlarga ega bo’lgan yarim o’tkazgichlar kovakli yarim o’tkazgichlar yoki r – tipli yarim o’tkazgichlar deb ataladi.
Kirishmali yarim o’tkazgichning o’tkazuvchanligi
va uning xaroratga bog’liqligi
Aynimagan kirishmali yarim o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligining temperaturaga bog’liqligi, xususiy yarim o’tkazgichdagiga o’xshash, asosan tok tashuvchilar kontsentratsiyasining temperaturaga bog’liqligi bilan aniqlanadi.
248 - rasmda kirishmali yarim o’tkazgich o’tkazuvchanligining temperaturaga bog’liqlik chizmasi keltirilgan. Bu chizmani uchta xarakterli sohalarga ajratish mumkin: ab, bc, va cd.
“ab” soha past temperaturalar sohasiga taalluqli bo’lib, kirishma sathlarining elektronlardan kambag’allashish temperaturasigacha (Tk) davom etadi. Bu sohada, tok tashuvchilar kontsentratsiyasi quyidagicha ifodalanadi:
, (8.16)
248–rasm. Kirishmali yarim o’tkazgich o’tkazuvchanligining temperaturaga bog’liqlik chizmasi
ularning harakatchanligi kirishmalarda sochilishi bilan aniqlanib, ga proportsionaldir. Kirishmali yarim o’tkazgich elektr o’tkazuvchanligi quyidagicha ifodalanadi:
, (8.17)
bu yerda temperaturaga kuchsiz bog’liq bo’lgan eksponenta oldidagi koeffitsientdir. (137.2) – ifodani logarifmlasak,
ga ega bo’lamiz. Abstsissa o’qiga va ordinata o’qiga o’zgarishlarini qo’ysak, 248 - rasmda keltirilgan chizmaga ega bo’lamiz.
“ab” to’g’ri chiziq abstsissa o’qi bilan ak burchak hosil qiladi va uning tangensi kirishmaning donor energetik sathi qiymatiga (Ed) proportsional bo’ladi
, (8.18)
Shunday qilib, “ab” soha yarim o’tkazgichning kirishma o’tkazuvchanligiga to’g’ri keladi.
“bc” soha kirishmalarning elektronlardan kambag’allashish temperaturasidan (Tk) xususiy o’tkazuvchanlikka o’tish temperaturasigacha (Ti) davom etadi. Bu sohada barcha kirishma atomlari ionlashgan bo’ladi, ammo xususiy tok tashuvchilar yetarlicha qo’zg’atilmagan, ya’ni n ~ Nd o’zgarmas qoladi. Shu sababli, bu sohadagi yarim o’tkazgich o’tkazuvchanligining temperaturaga bog’liq o’zgarishi tok tashuvchilar harakatchanligining temperaturaga bog’liqligi bilan aniqlanadi.
“cd” soha yarim o’tkazgich xususiy o’tkazuvchanligiga o’tish sohasini bildiradi. Bu sohada tok tashuvchilar kontsentratsiyasi xususiy zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi bilan aniqlanadi va xususiy o’tkazuvchanlik quyidagicha ifodalanadi:
|