Mühazirəçi: f r. e n., dosent Q. Ü. Ağayev Ədəbiyyat: Ağayev Q.Ü., Cəfərov M. B. Fizika kursu. Bakı, 2016 - bet 44

Kristal qəfəsdəki elektronlar daha bu və ya digər atoma mənsub olmayıb “kollektivləşmiş” olur. Hər bir zona yuxarı və aşağı tərəfdən müəyyən enerji səviyyəsi ilə məhdudlaşmış olur. Zonalar- valent, qadağan olunmuş və keşirici zonalara ayrılırlar. Qadağan olunmuş zona, valent zona ilə keçirici zona arasında olur.
Metal, yarımkeçirici və dielektriklər qadağan olunmuş zonaların eni ilə bir- birindən fərqlənir.
Metallarda valent zona ilə keçirici zona bir- birinə söykənmişdir. Əgər Valent zona elektronlarla doymayıbsa, həm də yuxarı enerji səviyyələr boşdursa, cisim keçirici ola bilər.
Biz enerji zonalarından danışarkən yalnız elektronların enerjisinin müəyyən sərhəd daxilində ola bildiyini göstəririk.
Elektronun elektronla dolu zonada yerləşdiyini dedikdə, həmin elektronun öz atomu ilə bağlı olduğunu və ona görədə keçiricilikdə iştirak edə bildiyini nəzərdə tuturuq.
Əgər elektron keçirici zonadadırsa, deməli elektron atomu tərk edib sərbəst elektron olmuşdur.Atom, molekul və bərk cisim daxilindəki bu elektronlar Pauli prinsipinə tabe olmalıdır.
Zonalar haqda ümumi məlumat alandan sonra bəzi çətinlikləri aradan qaldırmaq mümkün olmuşdur. Metallarda elektronların ancaq yuxarı səviyyələrə keçənləri həm keçiricilikdə, həm də istilik keçirmədə iştirak edə bilir.
Bu elektronların sayı sərbəst elektronların sayından çox az olduğundan elektronun payına düşən istilik miqdarı qəfəsdəki sərbəst elektronların payına düşən istilik miqdarından qat- qat az olur. Ona görədə metalların atom istilik tutumu yox olmuşdur.
Zonalar nəzəriyyəsindən aydın olur ki, keçiricilik təkcə valent elektronların sayından yox, həm də boş enerji səviyyələrinin sayındanda asılıdır.
Metalların keçiriciliyi elektronların konsentrasiyası ilə yox, keçirici zonadakı yuxarı boş səviyyələrin sayının valent zonadakı elektronların sayına olan nisbəti ilə müəyyən edilir.
T→0 olduqda metalda keçirici zonada lazımı miqdarda elektronlar olduğu halda, yarımkeçiricilərdə belə elektronlar olmur.
T-in artması ilə metalda sərbəst elektronların konsentrasiyası dəyişmirsə (n=const), yarımkeçiricilərdə dolu zonadan keçirici zonaya keçən elektronların sayı artdığından onun keçiriciliyi də artır.Yarımkeçiricilərdə dolu zonalardan keçirici zonaya keçən elektronların “boş yerləri” (deşiklər) də keçiricilikdə iştirak edir. Belə keçiriciliyə deşik keçiriciliyi deyilir.
Yarımkeçiricilərin keçiriciliyi elektron (n-mənfi) və “deşik” (P-müsbət) keçiriciliyindən ibarətdir.
T→0 olanda yarımkeçirici və dielektriklərin keçiricikləri sıfra bərabər olur. Bununlada onlar metallardan fərqlənir.
Videman-Frans qanununda istilikkeçirmə əmsalı () sabit götürülmüşdür. Kvant mexanikasıda bu tənliyə gətirib çıxarır, amma başqa yolla. Məlumdur ki, metalın xüsusi keçiricili
bərabərdir.
Burada - elektronun istilik hərəkəti sürətidir.
Kvant mexanikasındada üçün həmin düstur alınır. Lakin düsturda əvəzinə (T-dan asılı olmayan sürət- Fermi sürəti) götürülür. Bu da ın T-dən asılı olmadığına gətirib çıxarır. Ona görə də R T-dən asılı olur.
Yarımkeçiricilərin keçiriciliyi.
Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyi metallara nisbətən çox az, dielektriklərə nisbətən çox olub bunlar arasında olur. Yarımkeçiricilər metal və dielektriklərə nisbətən təbiətdə daha çox yayılıb (məs: B, Si,Ge, As, Te, In, Se, bir çox birləşmələr (III-V; II-VI; III- VI ) və ərintilər)
Yarımkeçiricilərin müqaviməti T artdıqca azalır
Om∙sm və xarici faktorlardan (T,P, aşqarlardan, şüalanma və.s) asılıdır.
Alçaq temperaturda yarımkeçiricilər dielektriklərə, yüksək temperaturda isə metallara çevrilir.
Yarımkeçiricilərdə elektrik keçirmə kənar atomların, o yəni aşqarlar hesabına olarsa, buna aşqar keçiricilik deyilir. Təmiz yarımkeçiricilərin elektrik keçirməsi isə məxsusi keçiricilik adlanır.
Ge32- xarici orbitində 4 elektron var (4 valentlidir). Elektrik keçirmədə yalnız valent elektronlar iştirak edə bilər.
Ge-də hər qonşu atomdan 2 atomdan 2 elektron (hər atomdan biri) ümumi olur. Belə 2 ümumiləşmiş elektron ikiqat valent rabitə adlanır. Nəticədə hər atom 8 elektron vasitəsi ilə rabitə yaradır. Belə kristal elektriki keçirməsi üçün kənardan enerji verib həmin rabitəni qırmaq və elektronu sərbəst hala gətirmək lazımdır. Bu enerjini elektronlar istilik hərəkəti sayəsində ala bilir. Xarici elektrik sayəsində elektrik cərəyanı yaranır. Bu keçiricilik elektron keçiriciliyi adlanır.
Elektron atomdan xaric olduqda onun yeri boş qalır, ona şərti olaraq deşik deyilir. Qonşu atomdan elektron qoparaq bu deşiyi doldura bilər, bu zaman qonşu atomun özündə də deşik yaranır. Bu qayda ilə deşik də digəri kimi bir atomdan başqasına yerini dəyişir və elektrik keçirmədə iştirak edir.
Məxsusi keçiricilikdə həm elektronlar həmdə deşiklər iştirak etdiyindən:
Məxsusi keçiricilik oblastında sərbəst elektronların sayı (n) deşiklərin sayına (P) bərabər olur (n=P).
Otaq temperaturunda elektrik keçirməsi yarım keçirici daxilində olan kənar atomların (aşqarların) hesabına olur. Aşqar atomları kristal daxilində atomlararası boşluqda və yaxud atomların yerində yerləşə bilər, yəni əsas atomu əvəz edə bilər.
Sb, As- V qrup elementləridir (Ge=Sb) Ge- IV qrup elementidir.
Sb- 5 valentlidir, o Ge atomunun yerində 4 valent elektronu qonşu 4 Ge atomu ilə əlaqə yaradacaq, 5-ci elektron isə heç bir atomla əlaqə yaratmayıb artıq qalır, və istilik hərəkəti sayəsində bu elektron aşqar otaq temperaturunda çox asanlıqla ayrılacaq. Belə kristallarda əsas yükdaşıyıcılar sərbəst elektronlardır və onların sayı aşqar atomların sayı qədərdir. Belə yarımkeşiricilər n-tip (neqatip-ingiliscə) yarımkeçirici adlanırlar. Belə elektron verən, aşqara donor aşqar deyilirlər.
Ge- IV qrup elementidir (Ge+In)Ge;In- III qrup elementidir.
In atomu 4-cü qonşu atomla əlaqə yarada bilməyəcəkdir. 4-cü qonşu atomda əlaqə yaratmaq üçün həmin açqar atomu qonşu Ge atomundan elektron qəbul edir və onda elektronu itirdiyindən deşik yaranır. Bu deşiyi qonşu atomun elektronu tutur və deşik hərəkət etmiş olur. Belə yarım keçiricilərə p-tip (pozitiv- ingiliscə) yarım keçirici deyilir, keçiriciliyə isə deşik keçiricilik deyirlər. Aşqar isə akseptor adlanır.
|