N və P tipli yarımkeçiricilər

N və P tipli yarımkeçiricilər — Keçiricilik qabiliyyəti tənzimlənən silisium və ya germanium, elektron sxem elementlərinin istehsalında istifadə edilir.

Yarimkeçirici materiallar, cərəyanı yaxşı keçirməzlər. Əslində nə yaxşı keçirici, nədə yaxşı bir dielektrikdirlər. Çünki valent zonasındakı boşluqların və keçirici zonasındakı sərbəst elektronların sayı məhduddur. Saf silisium və ya germanium mütləq sərbəst elektron və ya boşluq sayı artırılaraq keçiricilik qabiliyyəti tənzimlənməlidir. Germanium və ya silisiumun keçiricilik qabiliyyəti isə ancaq saf materiala aşqar maddəsi əlavə olunması ilə təmin edilir. Aşqar maddəsi əlavə olunaraq yaradılan iki əsas yarimkeçirici material vardır. Bunlara; N-tipli və P-tipli yarimkeçiricilər deyilir. Elektron sxem elementlərinin istehsalında bu iki maddədən istifadə edilir.

 Aşqarlama Prosesi 

Silisium və germanium keçiricilik qabiliyyəti idarəli olaraq artırıla bilir. Keçiricilik qabiliyyətini idarə edərək artırmaq üçün saf yarimkeçirici materiala aşqar maddəsi əlavə olunur. Bu prosesə "Dopinq" deyilir. Cərəyan daşıyıcılarının (elektron və ya boşluq) sayının artırılması materialın keçiricilik qabiliyyətini artırır, azaldılması isə materialının müqaviməti artırır. Hər iki dopinq prosesi nəticəsində N-tipli və ya P-tipli maddə yaranır.

 N tipli yarımkeçirici 
Saf silisimun keçirici zonasındaki deşiklərinin artırılması atomlara aşqar əlavə edilərək edilir. Bu atomlar, 5-valentli elektronları olan arsen (As), fosfor(P) ,bismut (Bi) və ya antimondur. Silisiuma aşqar olaraq 5 valentli elektrona malik fosfor müəyyən qədər əlavə olunduqda, digər silisium atomları ilə necə bir kovelent əlaqə yaradıldığı görsənər. Fosfor atomlarının dörd valantli elektronu,Silisiumun 4 valantli elektronu ilə kovalent əlaqə yaradır. Fosforun bir valantli elektronu açıqda qalır və ayrılır. Bu açıqda qalan elektron keçiricilik qabiliyyətini artırır. Çünki hər hansı bir atoma bağlı deyil. Keçiricilik qabiliyyəti elektron sayları ilə idarə edilir. Bu isə silisiuma əlavə olunan atomların sayı ilə olur. Aşqar nəticəsində yaradılan bu keçirici elektronu, valent zonasında bir boşluq yaratmır.

Cərəyan daşıyıcılarının əksəriyyəti elektron olan, silisium və ya germanium maddəsinə N-tipli yarimkeçirici material deyilir. N-tipli elementdə elektronlar, əsas cərəyan daşıyıcıları adlandırılır. Beləliklə, N-tipli elementdə cərəyan daşıyıcıları elek-tronlardir.Buna baxmayaraq istilik ilə yaradılan bir neçə dənə elektron boşluq cütləri də var. Bu boşluqlar 5valentli cərəyan aşqar maddəsi ilə yaradılmayıb. N-tipli elementdə boşluqlar qeyri əsas daşıyıcılar adlandırılır.

 N tipli yarımkeçirici kristalının tərkibi 
Germanium və Silisium atomları: Kristal quruluşu təşkil edir. Aralarında kovalent əlaqə var. Verici aşqar maddəsi: Atomları asanlıqla elektron verən aşqar elementləridir.Bu səbəblə verici aşqar maddəsi adlandırılmışdır. Müsbət ionlar: Verici aşqar maddəsi atomlarının əksər hissəsi, Ge və ya Si atomları ilə kovalent əlaqə yaradaraq 1 elektron itirmiş olduğundan müsbət ion halındadırlar. Ancaq, kovalent bağlı olduğundan elektrik təsiri yoxdur.

Əsas daşıyıcılar: Verici taşqar maddəsindən ayrılmış olan elektronlardır.Bu elektronlara, çoxsaylı olduğundan və cərəyan daşıma vəzifəsini də apardığından, Əsas daşıyıcılar adı verilmişdir.

Qeyri-əsas daşıyıcılar: N tipli germanium və ya silisium kristalda, istilik,işıq və ya gərginlik təsiri ilə kovalent əlaqələrini qoparan bir hissə elektronun atomdan ayrılması nəticəsində, geridə müsbət elektrik yüklü Ge ya Si atomları qalır.Bu növ atomlar da elektrik cərəyanı daşıma xüsusiyyətinə malikdir.Normal iş rejimində əhəmiyyəti sayıla biləcək rolları yoxdur.Kristal quruluşu göstərmək üçün istifadə edilən şəkillərdə, sadəlik baxımından yalnız,kristala əsl xüsusiyyətini qazandıran atom və elektronlar göstərilir. N tipli bir kristala, Şəkildə göstərilmiş olduğu kimi aşağidakılar özəllik qazandırır:

 Sərbəst elektronlar: Cərəyan daşıyıcılardır.
 Verici aşqar maddəsi atomları: Təsirsiz "müsbət ion" halında olduğundan, dairə içərisində göstərilmişdir.

 P tipli yarım keçiricilər 
Saf silisium atomları içərisinə, 3 valent elektrona malik atomların müəyyən bir miqdarda aşqarlanması ilə yeni bir kristal quruluş(qəfəs) yaranır. Bu yeni kristal quruluşda deşik (boşluq) sayı artırılmış olur.Üç valent elektrona malik atomlara nümunə olaraq; Alüminium (Al) ,Bor (B) və Qallium (Ga) elementlərini göstərə bilərik. Məsələn; Saf silisium içərisinə müəyyən miqdarda bor qatılsa; Bor elementinin 3 valentli elektronu, silisiumun 3 valentli elektronu ilə birgə kovalent əlaqə yaradır. Amma silisiumun 1valentli elektronu ortaq valent əlaqə yarada bilməz. Bu halda 1 elektron çatışmazlığı meydana gəlir. Buna "Boşluq" və ya "deşik" deyilir. Silisiuma əlavə qaşqar miqdarı ilə boşluqların sayını idarə etmək olar. Bu üsulla əldə edilən yeni element P tipli yarımkeçirici adlanır. Çünki boşluqlar müsbət yüklüdür. Dolayısı ilə P-tipli elementdə əsas cərəyan daşıyıcıları boşluqlardır. Elektronlar isə P tipli elementdə qeyri əsas cərəyan daşıyıcılarıdır. P-tipli elementdə bir neçə ədəd sərbəst elektronda meydana gəlmişdir.Bunlar istilik ilə yaranan boşluq cütlükləri əsnasında yaradılmışdır. Bu sərbəst elektronlar, silisiuma edilən aşqar əsnasında meydana gəlmişdi. Elektronlar P-tipli elementdə qeyri-əsas cərəyan daşıyıcılarıdır.

 İstinadlar 

 Mənbə 

  Lashkaryov, V. E. (2008) [1941]. "Investigation of a barrier layer by the thermoprobe method"