Կիսահաղորդիչներ

Կիսահաղորդիչներ, նյութերի լայն դաս, որոնք ըստ էլեկտրահաղորդականության միջանկյալ տեղ են գրավում հաղորդիչների և դիէլեկտրիկների շարքում։ Կիսահաղորդիչների տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը (a) սենյակային ջերմաստիճանում ընկած է 10−6 - 106 օհմ−1 * սմ−1 միջակայքում, այն էապես կախված է նյութի կառուցվածքից, խառնուրդների տեսակից և քանակից, ինչպես նաև արտաքին պայմաններից (ջերմաստիճան, ճնշում, լուսավորում, տարրական մասնիկներով ռմբակոծում, էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի առկայություն)։ Մետաղների (հաղորդիչներ) համեմատությամբ՝ կիսահաղորդիչների բնորոշ առանձնահատկությունն այն է, որ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը աճում է։ Կիսահաղորդիչները կարող են լինել ինչպես բյուրեղային, այնպես էլ ամորֆ և հեղուկ նյութերը։ Կիսահաղորդիչների շարքն են դասվում քիմիական որոշ տարրերի (սիլիցիում, գերմանիում, սելեն, տելուր, արսեն, ֆոսֆոր և այլն) բյուրեղները, օքսիդների, սուլֆիդների, սելենիդների և թելուրիդների մեծ մասը, որոշ համաձուլվածքներ, շատ միներալներ և այլն։

Ըստ գոտիների տեսության՝ T=0 K ջերմաստիճանում բյուրեղային կիսահաղորդիչներում մասնակիորեն լրացված գոտիներ չկան, իսկ EK արգելված գոտին մի քանի էլեկտրոն վոլտից մեծ չէ. ուստի կիսահաղորդիչներում ազատ լիցքակիրների հայտ են գալիս, երբ դրանց էներգիա (օրինակ, ջերմային) է հաղորդվում։ Լիցքակիրների առաջացման բնույթից կախված, տարբերում են երկու տեսակի կիսահաղորդիչներ՝ սեփական և խառնուրդային (ավելի ճիշտ՝ սեփական և խառնուրդային հաղորդականության կիսահաղորդիչներ)։ Սեփական կիսահաղորդիչներում (իդեալական, արատներից զուրկ բյուրեղներ) T>0 դեպքում էլեկտրոնների մի մասը արժեքականության գոտուց տեղափոխվում է հաղորդականության գոտի. արժեքականության գոտում ազատվում են մակարդակներ, որոնք կարող են զբաղեցվել այդ գոտու այլ էլեկտրոններով։ Այդպիսի թափուր տեղերը կոչվում են խոռոչներ, արտաքին էլեկտրական դաշտում դրանք ուղղորդված շարժում են կատարում էլեկտրոնների շարժմանը հակառակ ուղղությամբ, կարծես օժտված լինեն էլեկտրոնի լիցքին հավասար դրական լիցքով։ Այսպիսով, սեփական կիսահաղորդիչներում արժեքական կապերի խզման հետևանքով ստեղծվում են հավասար քանակության էլեկտրոններ և խոռոչներ՝ համապատասխանաբար հաղորդականության և արժեքականության գոտիներում։

Խառնուրդ պարունակող կիսահաղորդիչները կոչվում են խառնուրդային։ Իրական կիսահաղորդիչներում (հատկապես ցածր ջերմաստիճաններում) լիցքակիրների, հետևաբար և հոսանքի բնույթը որոշվում է բյուրեղ ներմուծված խառնուրդների տեսակով։ Այսպես, եթե սիլիցիումի բյուրեղ է ներմուծվում Մենդելեևի պարբերական համակարգի V խմբի որևէ տարրի (օրինակ, արսենի) ատոմ, որն արտաքին թաղանթում ունի հինգ արժեքական էլեկտրոն, ապա դրանցից չորսը կովալենտ կապի մեջ են մտնում Si-ի հարևան ատոմների հետ, իսկ հինգերորդը խառնուրդի դրական իոնի հետ գտնվում էթույլ կապված վիճակում։

Բյուրեղում այդպիսի խառնուրդի առկայությունը հանգեցնում է արգելված գոտում տեղային (լոկալ) Ed մակարդակի առաջացմանը։ Այն գտնվում է անմիջապես հաղորդականության գոտու տակ, քանի որ արսենի ատոմի իոնացման համար անհամեմատ ավելի քիչ ակտիվացման բնորոշ առանձնահատկություններով, որոնք, մասնավորապես, պայմանավորված են հեռավոր կարգի բացակայությամբ։ Կիսահաղորդիչների ֆիզիկական հատկությունների կառավարման բազմապիսի մեթոդները հնարավորություն են տալիս ստանալ նախապես տրված պարամետրերով կիսահաղորդչային բյուրեղներ։ Այդ է պատճառը, որ կիսահաղորդիչները ծանրակշիռ տեղ են գտել ժամանակակից էլեկտրոնիկայում։

Արտաքին հղումներ 
Ֆեյնմանի դասախոսություններ - Կիսահաղորդիչներ

Կիսահաղորդիչներ