1-tema: Kirisiw. Yarımótkizgishli material haqqında túsinik hám olardıń dúzilisi. Ótkeriw túrleri (Na’zeriy) Энергетик зоналар

1-tema: Kirisiw. Yarımótkizgishli material haqqında túsinik hám olardıń dúzilisi. Ótkeriw túrleri (Na’zeriy)
Энергетик зоналар
Заманагөй электроника қурылмалары ярым өткизгишли материаллардан таярланады. Ярым өткизгишлер кристалл, аморф ҳәм суйық болады. Ярым өткизгишли техникада тийкарынан кристалл ярым өткизгишлер (10¹⁰ тийкарғы модда қурамында бир атомнан артық болмаған киритпе монокристаллары) қолланылады. Тийкарғыинде ярым өткизгишлерге салыстырма электр өткезиўшеңлиги металлар ҳәм диэлектриклер аралығында болған ярым өткизгишлер киреди (олардың аты ҳәм соннан келип шығады). Хана температурасында олардың салыстырма электр өткизиўшеңлиги 10^-8ден 10⁵ге дейин См/м (метрге Сименс)ти қурайды. Металларда =10⁶-10⁸ См/м, диэлектриклерде болса =10^-8-10^-13 См/м. Ярым өткизгишлердиң тийкарғы қәсийети сонда, температура артқан сайын олардың салыстырма электр өткизиўшеңлиги ҳәм артып барады, металларда болса азаяды. Ярым өткизгишлердиң электр өткезиўшеңлиги жақтылық пенен нурландырыў ҳәм дерлик жүдә киши киритпе муғдарына байланыслы. Ярым өткизгишлердиң қәсийетлери қатты дене зона теориясы менен түсинтириледи.
Ҳәр бир қатты дене көп санлы бир-бири менен күшли өз-ара тәсирлесиўши атомлардан қуралған. Сол себепли бир бөлек қатты дене қурамындағы атомлар топламы жеке дүзилис деп қаралады. Қатты денеде атомлар байланыслылығы атомның сыртқы қабығындағы электронлардың жуп болып бирлесиўлери (валент электронлар) нәтийжесинде пайда болады.. Бундай байланыс ковалент байланыс деп аталады.
Атомдағы қандайда бир электрон сыяқлы валент электрон энергиясы W ҳәм дискрет ямаса квантланған болады, яғный электрон энергетик өлшемлер деп аталыўшы қандайда бир рухсат етилген энергия мәнисине ийе болады. Энергетик өлшемлер электронлар ушын қадаған етилген энергиялар менен ажратылған. Олар қадаған етилген зоналар деп аталады. Қатты денелерде қоңсы электронлар бир-бирине жүдә жақын жайластырылғанлығы ушын, энергетик өлшемлердиң жылжыўы ҳәм ажралыўына алып келеди ҳәм нәтийжеде рухсат етилген энергетик зоналар жүзеге келеди. Энергетик зонада рухсат етилген өлшемлер саны кристалдағы атомлар санына тең болады. Рухсат етилген зоналар кеңлиги тийкарғыинде бир неше электрон–вольтқа тең (электрон–вольт–бул 1В ға тең болған потенциаллар айырмашылығы жеңип өткен электронның алған энергиясы). Рухсат етилген зонадағы минимал энергия өлшеми түби (Wc), максимал энергия болса шипи (Wv) деб аталады.
1.1-сүўретте ярым өткизгиштиң зона диаграммасы келтирилген. Қадаған етилген зона кеңлиги Wт ярым өткизгиштиң тийкарғы параметри болып есапланады.

1.1 – сүўрет.
Электроникада кең қолланылатуғын ярым өткизгишлердиң қадаған етилген зона кеңликлери Wт (эВ) төмендегиге тең: германий ушын – 0,67, кремний ушын – 1,12 ҳәм геллий арсениди ушын -1,38.
Диэлектриклерде қадаған етилген зона кеңлиги Wт 2 эВ, металларда болса рухсат етилген зоналар бир–бирине кирип кеткен болады, яғный, болмайды.
Жоқарыдағы рухсат етилген зона өткезиўшеңлик зонасы деб аталады, яғный туўры келиўши энергияға ийе болған электронлар, сыртқы электр майданы тәсиринде ярым өткизгиш көлеминде ҳәрекетлениўлери мүмкин, бунда олар электр өткизиўшеңлик жүзеге келтиреди. Өткизиўшеңлик зонасындағы қандайда бир энергияға туўры келетуғын электронлар өткезиўшеңлик электронлары ямаса еркин заряд тасыўшылар деп аталады. Төмендеги рухсат етилген зона валент зона деп аталады.
Абсолют ноль температурада (0 К) ярым өткизгиштиң валент зонасындағы барлық өлшемлер электронлар менен толған, өткизиўшеңлик зонасындағы өлшемлер болса электронлардан еркин (бос) болады.