Elektroradio ashyolar va tibbiyot texnikasini

2.1. Yarimo‘tkazgichning fizik modeli
Yarimo‘tkazgich deb xona temperaturasida solishtirma o‘tka-
zuvchanligi 10
4
—10
-10
sm/sm ni tashkil qiladigan, ya’ni o‘tkaz-
gichlar (metallar) va dielektriklar solishtirma o‘tkazuvchanligi-
ning oralig‘ida joylashgan moddalarga aytiladi.
Amaliyotda keng qo‘llanilayotgan yarimo‘tkazgich material-
larni quyidagi guruhlarga bo‘lish mumkin: oddiy (sodda) yarimo‘t-
kazgichlar (elementlar), yarimo‘tkazgichli kimyoviy birikmalar va
yarimo‘tkazgich komplekslar (masalan, keramik yarimo‘tkaz-
gichlar).
Sodda yarimo‘tkazgichlarga bo‘r, kremniy, germaniy, fosfor,
margimush, oltingugurt, selen, tellur va yod kiradi. SiC, InSb,
GaAs, GaP, InP, InAs, GaSb, CdS, CdSe, PbS lar yarimo‘t-
kazgichli kimyoviy birikmalar hisoblanadi. Keng tarqalgan
yarimo‘tkazgichli kompleks bo‘lib tirit — gil tuproq bilan mah-
kamlangan SiC urug‘lari va silit — suyuq shisha bilan bog‘langan
SiC urug‘lari hisoblanadi.
Yarimo‘tkazgichli materiallar kristall va amorf, qattiq va
suyuq bo‘lishi mumkin. Ko‘p yarimo‘tkazgichlar kristall qattiq
jismni tashkil etadi. Tuzilishidagi va kimyoviy tarkibidagi farqlariga
qaramasdan barcha yarimo‘tkazgichli materiallar tashqi energetik
ta’sir natijasida o‘z elektr xossalarini kuchli ravishda o‘zgarti-
rishlari mumkin.
Qattiq jismlarning elektr xossalari erkin elektronlarning kon-
sentratsiyasi bilan aniqlanadi. Potensiallar farqi ta’sirida ma’lum

---

24
yo‘nalish bo‘ylab harakatlanishi mumkin bo‘lgan elektronlar —
erkin elektronlar deyiladi. Qattiq jism atom yoki molekulalar
tizimidan iborat. Atomdagi elektronlar faqat ma’lum (diskret)
energiya qiymatiga — energetik sathlarga egadirlar. Atomlarning
bir-biri bilan kuchli o‘zaro ta’siri hisobiga energetik sathlar
energetik zonalarga birlashishi mumkin. Demak, turli kristallar
o‘zining zona diagrammalari bilan xarakterlanadi, unda ruxsat
etilgan zonalar, taqiqlangan zonalar bilan almashinib turadi.
Yuqori joylashgan ruxsat etilgan zona — o‘tkazuvchanlik zonasi,
uning ostida joylashgan zona — valent zona deb ataladi.
O‘tkazuvchanlik zonasining eng pastki (kichik energiyali) sathi —
o‘tkazuvchanlik zonasining tubi deb ataladi. Valent zonasining eng
yuqori (katta energiyali) sathi — valent zonasining shiði deb
ataladi. Absolut nol temperaturada valent zonadagi barcha energetik
sathlar elektronlar bilan to‘lgan bo‘ladi. Bu vaqtda o‘tkazuvchan-
lik zonasi umuman bo‘sh yoki pastki sathlarigina to‘lgan bo‘ladi.
Birinchi holat metallarga xos, ikkinchi holat esa — xususiy
(kiritmasiz) yarimo‘tkazgichlarga va dielektriklarga xos (2.1-rasm).
2.1-rasm. Metall, yarimo‘tkazgich va dielektrikning
T=0 K dagi zona diagrammalari.
Metall
Yarimo‘tkazgich
Dielektrik
O‘tkazuvchanlik zonasi
O‘tkazuvchanlik zonasi
O‘tkazuvchanlik zonasi
Taqiqlangan zona
Taqiqlangan zona
Valent zona
Valent zona
Valent zona

---

25
Vertikal o‘q bo‘ylab energiya W qo‘yilgan. Metallarda o‘tkazuv-
chanlik zonasi valent zonasiga kirishib ketgan bo‘ladi.
Dielektriklarda esa taqiqlangan zona kengligi bir necha
elektron-voltni (elektron-volt, bu elektron 1 V potensiallar farqi-
dan olgan energiyasi) tashkil etadi. Eng keng qo‘llaniladigan
yarimo‘tkazgichlarning taqiqlangan zona kengligi 0,5  2,5 eV ni
tashkil etadi.
Energetik sathlarning egallanganlik holati kristallarning elektr
o‘tkazuvchanligida namoyon bo‘ladi. Tashqi manba hisobiga
kristallda elektr tokni yuzaga keltirish uchun elektr maydon hosil
qilinadi. Bu maydon elektronlarni tezlatadi va ularning ener-
giyasini oshiradi. Zona diagrammasi tilida bu jarayon elektronlarning
qo‘zg‘atilishi deyiladi. Bunda elektronlar dastlabki egallab turgan
energetik sathidan zonaning boshqa yuqoriroq sathiga ko‘chadi.
Elektronlar bilan butkul to‘lgan zonadagi elektronlar o‘z ener-
giyalarini o‘zgartira olmaydilar va shu sababli elektr toki hosil
qilishda ishtirok eta olmaydilar. Demak, T=0 K da yarimo‘tkaz-
gichning elektr o‘tkazuvchanligi nolga teng.