13- ma’ruza Kirishmali yarim o’tkazgichlar

b.Aralashmalarning kambag’allashish sohalari
Temperatura ko’tarilishi bilan o’tkazuvchanlik sohasidagi elektronlar konsentrasiyasi oshaboradi, donor sathlaridagi elektronlar konsentrasiyasi kamayadi, donor sathlari elektronlardan kambag’allashadi.
Akseptor sathlar ham r – tipli yarimo’tkazgichda xuddi shunga o’xshash bo’sh holatlardan kambag’allashadi.
Kirishmalarda elektronlar butunlay tugaganda n – tipli yarimo’tkazgichning o’tkazuvchanlik sohasida elektronlar konsentrasiyasi Nd – donorlar konsentrasiyasiga tenglashadi:
, (13.2.7)
p – tipli yarimo’tkazgichda esa:
, (13.2.8)
Bu holatga to’g’ri keluvchi T – temperatura E_d yoki E_a sathlardagi elektron yoki kovaklarning konsentrasiyasi oshishi bilan katta qiymatga erishadi. Misol uchun, kremniyda donor konsentrasiyasi N_d = 10¹⁸ sm^-3 ga teng bo’lganda T_s temperatura 150 K teng bo’ladi.
c. Yuqori temperaturalar sohasi
Temperaturaning bundan keyingi oshishida xususiy zaryad tashuvchilar faol qo’zg’alaboshlaydilar, yarimo’tkazgich xususiy yarimo’tkazgich holatiga yaqinlashaboradi, natijada, Fermi sathi xususiy yarimo’tkazgichdagi Fermi sathi holatiga (Eg/2) yaqinlashadi.
Xususiy zaryad tashuvchilar konsentrasiyasi Nd dan kichik bo’lganda n_i << Nd,
n = n_i + Nd
n = Nd ga teng bo’lib, ma’lum temperatura qiymatigacha o’zgarmasdan qoladi, bu xolatda Fermi sathi holati quyidagicha ifodalanadi:
, (13.2.9)
bu yerda Ec energiyaning hisob boshi bo’lgani uchun, Ec = 0 dir.
Ammo, yetarlicha yuqori temperaturalarda xususiy zaryad tashuvchilar konsentrasiyasi nafaqat Nd ga teng bo’ladi, balki undan sezilarli katta bo’ladi:

Bu holda, bo’lib, kirishmali yarimo’tkazgich xususiy yarimo’tkazgich xususiyatiga ega bo’ladi.
n = n_i bo’lganda kirishmali yarimo’tkazgichning Fermi sathi holati quyidagicha ifodalanadi:
, (13.2.10)
13.6 – rasmda qo’sh logarifm koordinatasida zaryad tashuvchilar konsentrasiyasining temperaturaga bog’liq o’zgarish grafigi keltirilgan. T_i – temperatura taqiqlangan soha kengligi oshishi bilan oshaboradi.

13.6 – rasm. Zaryad tashuvchilar konsentrasiyasining temperaturaga bog’liq o’zgarishi
T_i – temperaturadan yuqori temperaturalarda kirishmali yarimo’tkazgich Fermi sathi xususiy yarimo’tkazgich Fermi sathi bilan ustma–ust tushadi va (13.2.10) – ifoda bilan belgilanadi. Tok tashuvchilar konsentrasiyasi xususiy yarimo’tkazgichning shu temperaturadagi konsentrasiyasiga teng bo’ladi:
, (13.2.11)
Shunday qilib, aynimagan yarimo’tkazgichda Fermi sathi holati mumkin bo’lgan barcha temperaturalar kengligida ikkita ifoda bilan ifodalanadi:
T = 0 dan T_k - elektronlar kambag’allashishi tmperaturasigacha:

ifoda bilan, T_k dan yuqori temperaturalargacha:
. (13.2.12)