Ka universiteti

Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi

Misol uchun yarim o'tkazgichning tipik vakili bo'lgan germaniyni qaraylik. Uning tartib nomeri 32 va to'rtta elektron qobig'i mavjud: 1-qobiqda 2 ta; 2-qobiqda 8ta, 3-qobiqda 18 ta,4- qobiqda esa 4 ta elektron joylashgan. Uchta ichki qobiqdagi elektronlar turg'un bo'lib, kimyoviy reaksiya-larda ishtirok etmaydi. Oxirgi to'rtinchi qobiqdagi elektronlar esa atom yadrosi bilan juda kuchsiz bog'langan. Aynan shu elektronlar elementning boshqa atomlarining nechtasi bilan kimyoviy bog'lanishga kira olish qobiliyatini ko'rsatib, mazkur elementning valentligini aniqlaydi. Shuning uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi yoki valentli elektronlar deyiladi. Tashqi qobig'ida to'rtta elektroni mavjud bo'lgan germaniyning valentligi to'rtga teng. Mazkur atomga boshqa atomlar yaqinlashganida valent elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan oson ta'sirlashadi va kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Atom qobig'iga ma'lum energiya berilganda atomnig ionlashuvi ro'y berishi mumkin. Aynan so'nggi qobiqdagi elektronni ozod qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi. Germaniy, kremniy va yarim o'tkazgichlarning boshqa bir qancha vakillari kristall moddalar hisoblanadi. Ularning atomlari ma'lum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan bo'ladi.

P-n o’tish

Yarimo‘tkazgichli materiallarning deyarli ko‘pchiligi p-n o‘tish xossalariga asoslangandir. P-n o‘tish yarimo‘tkazgich o‘tkazuvchanliginining bir turdan ikkinchi turga o‘tadigan qismi bo‘lib, uning bir tomonida o‘tkazuvchanlik asosan elektronlar hisobiga bo‘lsa, ikkinchi tomonida esa kovaklar (teshiklar) hisobiga bo‘ladi (1-rasm)

P-yarimo‘tkazgich N-yarimo‘tkazgich

P-n o‘tish

9
P va N yarimo‘tkazgich chegarasida p-n o‘tish hosil bo‘lishi.

Demak p-n o‘tishning bir tomonida elektronlar asosiy zaryad tashuvchilar hisoblanib, kovaklar esa asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar bo‘lib hisoblanadi. Aslida p-n o‘tishni elektronli va kovakli yarimo‘tkazgichlarni bir-biriga kontaktlashtirish yo‘li bilan olish mumkin. Lekin bular orasida qoladigan tirqish p-n o‘tishning xossalariga ta‘sir ko‘rsatadi. Bunga sabab, kontaktlashtirishdan oldin kontaktlashuvchi yuzlari orqali adsorbsiyalangan boshqa moddalarning atom va molekulalari yarimo‘tkazgichlar sirtida kristall panjaraning nuqsonlarini vujudga keltiradi. Bu nuqsonlar p-n o‘tishning xossalarini o‘zgartiradi.

Diffuziya usuli bilan p-n o‘tishni olish uchun n-germaniy olinib, uning ustiga p-germaniyga aylantirib qo‘yadigan aralashma, masalan, indiy parchasi qo‘yiladi. Bularni birgalikda vodorod bilan to‘ydirilgan xonada 500 gradus temperaturada ushlab turiladi. Bu vaqtda indiy erib germaniy elementi bilan bir-biriga diffuziyalanib aralashib qoladi. Natijada germaniy elementining bir qismi indiy aralashmasi bilan to‘yinib qoladi. Soviganda hosil bo‘lgan monokristallning indiy bilan to‘yingan qismi p-o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lib qoladi. Xuddi shu usulda oldin p-germaniyga aylantirish yo‘li bilan ham p-n o‘tish olinadi.

Elektronli yarimo‘tkazgichda Fermi energetic satxi o‘tkazuvchanlik zonasiga yaqin joyda turadi, kovakli yarimo‘tkazgichda esa valentlik zonasiga yaqin joylashadi. Yarimo‘tkazgichning ikkala qismi bir biri bilan muvozanat holatda bo‘lsa, Fermi energetic sathi bir hil tekislikda yotadi. (2-rasm) :

10

Yarimo‘tkazgichning ikkala qismidagi Fermi energetic sathining bir-biri bilan tenglashishi p-n o‘tishda kontakt potensialar ayirmasi hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi. Monokristallarning ikkala qismida ham difuziyalangan zaryad tashuvchilar hisobiga hajmiy zaryad zichligi hosil boladi. Elektronli yarim o‘tkazgich qismidan elektronlar chiqib ketganligi uchun musbat zaryadlar, teshikli yarim o‘tkazgich qismida esa manfiy zaryadlarning hajmiy zichligi yuzaga keladi .