2-Tema. Elektronlardıń ideal kristalda energiya zonaları. (Shredinger teńlemesin periodlı elektr maydanında xarakterleytuǵun elektron ushın sheshiw). Metallar, yarim o’tkizgishler, dielektrikler

2.4 Metallar, yari’m wo’kizgiashler ha’m dielektrikler

Joqari’da keltirip shi’g’ari’lg’an ( 9 ) formula barli’q kristall deneler ushi’n duri’s boladi’. Ta’biyatta ushi’rasatug’i’n deneler elektr wo’tkishiwziliktin’ 5,8.10⁵om^-1sm^-1 den baslap (mi’s) tap 1,10.10^-17om^-1 sm^-1 ge sheken (ku’kirt) ken’ diapazondag’i’ ma’nislerge iye boladi’.

Yeger dielektriklerdi’n elektr wo’tkizgishligin metallardi’n’ sali’stirmali’ qarsi’li’gi’na qatnasi’n gu’zetugi’n bolsaq, wonda ayi’rmashi’li’q 20 – 24 ta’rtipte boli’p shi’gadi’:

= = = 10²⁰ 10²⁴ (2.4.1)

1 kestede geypara zatlardi’n’ elektr wo’tkizgishkiginin’ +20^oC dag’i’ ma’nisleri keltirilgen.

Metallar, yari’mwo’tkizgisher ha’m izoliyatorlardi’n’ elektr wo’rkizgishligi bunday u’lken pari’q metallar ha’m dielektrikler ushi’n 20 ta’rtip da’rejesinde ayi’rmashi’li’qqa iye bolg’an tasi’wshi’lardi’n’ n konsentraciyasi’ni’n’ shamalari’ndagi’ ayi’rmashi’li’qti’n boli’wi’ menen tu’sindiriledi’.

Elektr wo’tkizgisglik formulasi’na kiretug’i’n basqa shamalar u ha’reketshen’lik ha’m elektronni’n’ zariyadi’ e boladi’. e = const shama. Metallardag’i’ tasi’wshi’lardi’n (elektron) ha’reketshen’ligi (wonlag’annan baslap ju’zlegen sm²/v sek qa shekem) yari’m wo’tkizgishlerdegi elektronlardi’n’ ha’rketshen’liginen (ju’zden baslap wonlag’an mi’ng’a shekem) pari’qlanadi’, biraq bul wo’zgeshelik tok tasi’wshi’lardag’i’ ayi’rmashi’li’qqa qarag’anda bir neshe ta’rtipke kishi boladi’.

Yerkin tasi;wshi;lar, elektorn ha\m tesiklerdin’ ha’reketshenligi yari’m wo’tkizgishlerdin’ a’hmiyetli xarakteristikalari’ boli’p tabi’ladi’. Ha’reketshen;liktin’ shamasi’ yari’m wo’tkizgish materiali’ni’n’ a’sbarlardi’ jasawg’a jasawg’a jaramli’li’g’i’n ko’p jag’i’nan ani’qlaydi’. Bunnan basqa, ha’reketshen’;iktin’ shamasi’ yari’m wo’tkizgish kristali’ni’n’ qansha da’rejede sap yekenligi, woni’n’ strukturasi’ni’n’ jetiskenligi ha’m yerkin tok tasi’wshi’lardi’n’ kristalli’q reshetka menen wo’z ara ta’siri haqqi’nda biliw imkani’n beredi.

Keste 1

zatlar	Elektr wo’tkizgishlik σ +20^oC da om^-1 sm^-1	Zatlar	Elektr wo’tkizgishlik σ +20^oC da om^-1 sm^-1
Gu’mis Ajyuminiy arc Qorg’asi’n Nixrom Germaniy	6,10.10^5 3,57.10^5 4,85.10^4 1,00.10^4 6,00.10^5	Shifer Celluloid Kvarc Parapin Ku’kirt	1,10.10^-8 5,00.10^-4 1,00.10^-14 3,30.10^-17 1,00.10^-17

Metallardi’n’ dielektriklerden ja’ne bir a’hmiyetli wo’zgesheligi metallardi’n’ elektr wo’tkizgishligi aralaspalardi’ kiritiw menen kemeywi boladi’. al dielektriklerdi’n’ elektr wo’tkizgishligi kerisinshe aralaspalardi’ kiritkende artadi’. Bul ta’repinen yari’m wo’tkizgishler dielektriklerge uqsas boladi’: aralaspalardi’ kiritiw yari’m wo’tkizgisherdi’n’ elektr wo’tkizgishligin keskin artti’ri’p jiberedi.

Qi’zdi’ri’lg’anda metallarda elektr wo’tkizgishlik a’ste aqi’ri’n kemeyse, dielektriklerde keskin artadi’.

Usi’ belgisine qarap yari’m wo’tkizgishlerdi yeki toparg’a bo’liwge boladi’. σ ni’n’ temperaturag’a baylani’sli’li’g’i’ metallarg’a uqsas bolg’an yari’m wotkizgishler belgili. Basqa ta’repten, ko’pshilik yari’m wo’tkizgishler tap dielektrikler si’yaqli’ usi’nday tu’rdegi baylani’sqa iye boladi’. CdO, Bi₂S₃, SiC (to’men temperaturalarda) tipindegi yari’m wo’tkizgishler elektr wo’tkizgishliktin’ metalli’q temperaturag’a baylani’sli’li’g’i’na iye boladi’. Bunday yari’m wo’tkizgishler yari’m metallar dep ataladi’

Zona teoriyasi’ ko’zqarasi’nan yerkin tasi’wshilardi’n’ koncentraciyasi’ qatti’ denenin’ kristall reshetkasi’ atomlari’ni’n’ wo’z ara ta’sir usi’li’na baylani’sli’ boladi’. Joraqi’da ayti’p wo’tilgenindey metallarda valentlik zonasi’ toli’q halda toli’ bolmaydi’ (1.3 a s) yaki toli’q halda toli’ boladi’, biraq kelesi yerkin zona menen jabi’lg’an boladi’ (1.3 b).

Dielektrikler ha’m yari’m wo’tkizgishlerde valent zonasi’ toli’g’i’ menen toli’ boladi’ ha’m wo’tkizgishlik zonasi’ elektronlardan toli’q azat boladi’. Wolardi’n’ ayi’rmashi’li’g’i’ dielektriklerde toli’ zona menen wo’tkizgishik zonasi’ arasi’ndag’i’ arali’q u’lken, al yari’m wo’tkizgishlerde bolsa kishi boli’wi’ yesaplanadi’. Bul arali’q, woni’ ko’binese qadag’an yetilgen zonanani’n ken’ligi dep te ataydi’, ∆E2 ev bolg’an kristallar yari’m wo’tkizgishler dep ataladi’ (1.3 v-s).

Qadag’an yetilgen zonasi’ni’n’ ken’ligi 2 ev tan u’lken bolg’an kristallar izoliyatorlar qatari’na kiritiledi (1.3 g – s).

Tasi’wshi’lardi’n’ 300^oC dagi’ qadag’an yetilgen zona ken’ligi menen baylani’si’ 2-kestede keltirilgen.

2 – keste.

Qadag’an yetilgen zona ken’ligi. ev∆E	10	5	3	2	1	0,75	0,5	0,1
Yerkin elektronlar sani’, sm^-3	10^-65	10^-35	10^-6	10^2	10^11	10^13	10^15	10^18

Solay yetip, qadag’an yetilgen zona ken’ligi 3 ev bolg’anda bir elektron 10⁶ sm³ te jaylasadi’, 2 ev qadag’an yetilgen zona ken’liginde – bir kub sm zatta bo’lme temperaturasi’nda 100 elektron jaylasadi’. Germaniy ushi’n 300^oC da ∆E = 0,75 ev ha’m yerkin tasi’wshi’lar konsenrtaciyasi’ n = 0,9.10¹⁰ sm^-3 .