O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi urganch davlat universiteti huzuridagi Xiva qishloq xo`jalik texnikumining Agrotexnologiyalar va qxmye texnologiyasi kafedrasi

III.Asosiy qism . Yarim o’tkazgichlarning asosiy xossalari.
Uzoq vaqtlargacha fizikada eng qiziqarli masala — bu mikrodunyo va makrokosmosni tadqiq qilishdan iborat deb hisoblanardi. Aynan shu sohalarda lii/ni qurshagan dunyoning tuzilishini izohlashga oid eng muhim, fundamental '.avollarga javoblar topishga harakat qilinardi. Mana endi tadqiqotlaming nchinchi fronti vujudga keldi — qattiq jismlarni o‘rganishga kirishildi. 0 ‘zlarining elektron xossalari bo‘yicha qattiq jismlar metallarga, diclektriklarga va yarimo‘tkazgichlarga ajraladi. Bundan tashqari, past lcmperaturalarda maxsus o‘ta o‘tkazuvchanlik holati mavjud bo‘lib, bu liolatda elektr tokiga qarshilik nolga teng bo‘ladi. Mikrozarralarning harakati kvant mexanika qonunlariga bo‘ysunadi. Masalan, atomdagi bog‘langan elektronlarda energiya faqat aniq, kvantlangan qiymatlar olishi mumkin. Qattiq jismda bu energiya sathlari laqiqlangan energiya sohalari bilan ajralgan zonalarga uyushadi. Pauli prinsipiga ko‘ra, elektronlar pastki sathda yig‘ilib qolmay, turli energiya sathlarida joylashadi. Buning natijasida zonadagi barcha energiya sathlari I o‘ldirilishi mumkin. Bunday qattiq, jism dielektrik bo‘ladi. Bundagi elektron energiyasini faqat birdaniga eng oxirgi kattalikkacha (taqiqlangan soha kengligicha, yoki, odatda aytilishicha, energiya tirqishigacha) o‘zgargirish mumkin. Shuning uchun dielektrikdagi elektronlar elektr maydonida tezlasha olmaydi va nolinchi temperaturada (issiqlik uyg'otishlar bo'lmaganda) o‘tkazuvchanlik nolga teng bo‘ladi (qarshilik cheksizdir). Metallarda, aksincha, energiyaning yuqorigi to‘lgan sathi zona ichida yotadi, elektronlar energiyasi deyarli uzluksiz o‘zgarishi mumkin va elektr maydon tok hosil qiladi. Elektronlarning maydon bo'ylab tartiblangan harakatiga intensiv tartibsiz harakat qo‘shiladi. Elektronlarning maksimal energiyasi ularning konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Tipik metallarda bu kattalik elektron-volt tartibidadir. Bu energiyaga mos temperatura ~ 104 K. Shu sababli, hatto absolyut nolda ham metalldagi elektronlarning bir qismi keskin harakatlanadi va g‘oyat yuqori effekti temperaturaga ega bo‘ladi. Yarimo‘tkazgich — kichik energiya tirqishiga ega bo‘lgan dielektrik. Issiqlik harakati elektronlarni erkin zonaga (uni to‘lgan valent zonadan farqli ravishda o'tkazuvchanlik zonasi deyiladi) «uloqtirib» chiqargandan so‘ng, u yerda ular elektr maydonda tezlashadi. Shu sababli, odatda, yarim o‘tkazgichlar tem peraturaga keskin bog‘liq b o ‘lgan kichik o'tkazuvchanlikka ega bo‘ladi. Yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligiga, shuningdek, maxsus kirishmalar kiritish orqali ta’sir ko‘rsatish mumkin. Yarimo‘tkazgich kristallar murakkab elektron yarimo‘tkazgich asboblar, jumladan integral sxemalar deb ataladigan asboblar yaratish imkonini beradi. Hozirgi paytda shunday integratsiya darajasiga erishilganki, millionlab alohida elementlar I sm: yuzada joylashishi mumkin. Bunday qurilma xuddi yagona kristallni hosil qiladi va shuning uchun ham texnikaning yangi sohasini bejiz qattiq jism elektronikasi deyishmaydi. Qattiq jism qanchalik murakkab tuzilgan bo‘lsa, kollektiv effektni oshkor qilish shunchalik qiyindir. Organik qattiq jismlar, ayniqsa, murakkab tuzilgan bo'lsalarda, ularda ham muayyan struktura mavjud. Bu yerda tartiblanish qanday vujudga keladi, — u qanday kollektiv xossalarga olib keladi, bu savollar hali javobini kutadi. Biroq jonli tabiat sirlarini tushunib olishning kaliti aynan shu yo'lda yotganligi ayondir. Yarimo‘tkazgichlar — elektr tokini yaxshi o'tkazuvchi moddalar (o'tkazgichlar, asosan metallar) va elektr tokini amalda o‘tkazmaydigan moddalar (izolyatorlar yoki dielektriklar) orasidagi oraliq vaziyatni egallagan modda—lar sinfi. Yarimo‘tkazgichlarning xossalari va xarakteristikalari ularning tarkibidagi kirishmalarning mikroskopik miqdoriga kuchli bog‘langandir. Yarimo‘tkazgich tarkibidagi kirishma miqdorini protsentning o‘n millionli ulushlaridan to 0,1 — 1% gacha o‘zgartirib, uning elektr o‘tkazuvchanligini millionlarcha marta oshirish mumkin. Yarimo'tkazgichlarning boshqa bir muhim xossasi shundaki, ularda elektr tokini o‘tkazishda faqat manfiy zaryadlar — elektronlar emas, balki (qiymati elektron zaryadiga teng) musbat zaryadlar — kovaklar ham qatnashadi. Agar hech qanday kirishmalar mutlaqo bo‘lmagan ideal yarimo'tkazgich kristallni olsak, uning elektr tokini o‘tkazish xususiyati xususiy elektr o'tkazuvchanlik deb ataluvchi kattalik bilan aniqlanadi. Yarimo'tkazgich kristallda atomlar tashqi elektron qobig‘i elektronlari yordamida o‘zaro bog‘langan. Atomlarning issiqlik tebranishlari vaqtida issiqlik energiyasi bog'lanish hosil qiluvchi elektronlar orasida notekis taqsimlangan bo'ladi. Ayrim elektronlar o‘z atomidan «uzilib ketish» va kristallda erkin ko'cha olish imkonini beradigan yetarli miqdordagi issiqlik energiyasiga ega bo'lib olishi mumkin (boshqacha aytganda, ular o'tkazuvchanlik zonasiga o‘tadi). Elektronning bunday «uzilib ketishi» atomning elektr neytralligini buzadi, unda «ketib qolgan» elektron zaryadiga miqdoran teng musbat zaryad vujudga keladi. Elektrondan bo'shab qolgan bu holatni kovak deyiladi. Bo‘sh holatni (vakant joyni) qo‘shni bog‘lanishdagi elektron egallashi mumkin bo‘lgani sababli kovak ham kristall ichida ko'chib yura oladi va u musbat zaryadli tok tashuvchilik vazifasini o‘taydi. Tabiiyki, bunday sharoitda elektronlar va kovaklar teng miqdorda vujudga keladi va bunday ideal kristallning elektr o‘tkazuvchanligini ham musbat, ham manfiy zaryadlar bir xilda belgilaydi.