13- ma’ruza Kirishmali yarim o’tkazgichlar

13- Ma’ruza
Kirishmali yarim o’tkazgichlar


Reja :

1. 
   Kirishmali yarim o’tkazgichlar
   

1. 
   Donor sathlar
   
2. 
   Akseptor energetik sathlar
   

2. 
   Kirishmali yarimo’tkazgichlarda Fermi sathi holati va zaryad tashuvchilar konsentrasiyasi
   

1. 
   Past temperaturalar sohasi
   
2. 
   Aralashmalarning kambag’allashish sohalari
   
3. 
   Yuqori temperaturalar sohasi
   

Tayanch iboralar : Donor, akseptor, temperature, Fermi sathi,aralashmalar, zaryad tashuvchilar, elektronlar, kovaklar, konsen-trasiya, elektrofizik, beshvalentli, mish’yak atomi, kirishma atomlar, donorlar, donor sathlar, Bor, akseptor sathlar.
13.1 Kirishmali yarimo’tkazgichlar
Hattoki yetarlicha toza bo’lgan yarimo’tkazgichlarda o’zining xususiy energetik sathlarini hosil qiluvchi kirishma atomlari mavjuddir. Bu energetik sathlar, yarimo’tkazgichning taqiqlangan sohasida valent sohasi shipi va o’tkazuvchanlik sohasi tubidan har xil masofalarda joylashishi mumkin. Ayrim hollarda, yarimo’tkazgichga kerakli elektrofizik xususiyatlarni berish uchun, ataylab, kirishma atomlarini kiritadilar.
Kirishma atomlarining energetik sathlarining asosiy turlarini ko’rib chiqamiz.
a. Donor sathlar
Kremniy olmos tipidagi kristall panjaraga ega bo’lgani uchun, bu panjarada har bir atomning to’rtta eng yaqin qo’shnisi bor, ular bilan 4 ta valent elektronlari orqali kovalent bog’lanishi hosil qiladi. Kremniy panjarasining tekislikdagi shartli ravishda ko’rinishi 49.1 – rasmda tasvirlangan. Faraz qilaylik, kremniy kristalida bir qism kremniy atomlari o’rniga beshvalentli mishyak atomlari joylashtirilgan bo’lsin. 4 ta qo’shni atomlar bilan kovalent bog’lanishni o’rnatish uchun mishyak atomi 4 ta valent elektronlarini sarflaydi, beshinchi elektron bu bog’lanishlarni o’rnatishda qatnashmaydi.
Mish’yak atomi, dielektrik singdiruvchanligi e = 12 bo’lgan kremniy kristall panjarasi muhitida bo’lgani uchun, 5–elektron mish’yak atomi yadrosi bilan 12 marta susaygan

13.1 – rasm. Donor kirishmali kremniy kristall panjarasi

bog’lanishda bo’ladi va mish’yak atomi maydonida o’z harakatini davom etdiradi. Maydonning susayganligi sababli, 5 –elektron orbitasining radiusi 12 marotaba ortadi, uning mish’yak atomi bilan bog’lanish energiyasi e² = 144 marta kamayib, E_d – 0,01 eV qiymat atrofida bo’ladi (13.2 – rasm).

13.2 – rasm. Yarim o’tkazgichda donor kirishma atomlarining energetik sathi
Elektronga bunday energiyani uzatganda u mish’yak atomidan uzilib kremniy panjarasida erkin harakat qilish imkoniga ega bo’ladi, shunday qilib o’tkazuvchanlik elektroniga aylanadi.
“Sohalar” nazariyasi tili bilan bu jarayonni shunday tasavvur qilish mumkin:
Valent va o’tkazuvchanlik sohalari orasidagi taqiqlangan sohada mish’yak atomi beshinchi elektronining energetik sathi paydo bo’ladi (13.2 – rasm). Bu energetik sath o’tkazuvchanlik sohasi tubining yaqinida E_d » 0,01 eV energetik masofada joylashadi.
Bunday energetik sathlarda joylashgan elektronlarga E_d – energiya uzatilsa, ular o’tkazuvchanlik sohasiga o’tib, o’tkazuvchanlikda qatnashadilar, hosil bo’lgan musbat zaryadlar qo’zg’olmas mish’yak atomlarida joylashgan bo’lib, elektr o’tkazuvchanlikda qatnashmaydilar (13.3 – rasm).
O’tkazuvchanlik sohasida elektronlarni hosil qiluvchi kirishmalar donorlar deb ataladi, ularning energetik sathlari donor sathlar deb ataladi.

13.3 – rasm. Yarim o’tkazgichda donor atomlarining ionlashishi
Donor kirishmalarga ega bo’lgan yarimo’tkazgichlar, elektron yarimo’tkazgichlar yoki n – tipdagi yarimo’tkazgichlar deb ataladi.