Kirish. Ibob

Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi
Misol uchun yarim o'tkazgichning tipik vakili bo'lgan germaniy. 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.
O'tkazgichlar, yarim o'tkazgichlar, izolyatorlar
Elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga o'tkazish uchun tashqaridan ma’lum energiya berish kerak. Elektron turg'un holatdan (to'ldirilgan holatdan) . erkin holatga (o'tkazish zonasiga) o'tishda yengish kerak bo'lgan man qilingan zonanirtg kengligi qattiq jismlarni metallar, yarim o'tkazgichlar va izolyatorlarga ajratishning asosiy mezonlaridan biridir. Bunga keltirilgan sxemalardan osongina ishonch hosil qilish mumkin. Zonalarning elektronlar bilan to'ldirilganligi va man qilingan zonaning kengligiga qarab to'rtta hoi bo'lishi mumkin. Eng yuqori zona elektronlar bilan qisman to'ldirilgan, ya'ni unda bo'sh sathlar mavjud. Bu holda elektron juda kam energiya olganda ham shu zonaning yuqoriroq energetik sathiga o'tishi, ya'ni erkin bo'lib, tok o'tkazishda ishtirok etishi mumkin. Demak, qattiq jismda qisman to'ldirilgan zona mavjud bo'lsa, bu jism elektr tokini o'tkazadi. Aynan shu xususiyat metallarga xosdir. Agar valent zona va o'tkazish (erkin) zonasi bilan qisman ustma-ust tushsa ham, qattiq jism elektr tokini o'tkazuvchi bo'ladi. Bu Mendeleyev elementlar davriy sistemasidagi II guruh elementlari Be, Mg, Ca, Zn ....larga xos xususiyatdir. Energetik sathlari faqat valent zona va o'tkazish zonasidan iborat qattiq jismlar, man qilingan zonasining kengligiga qarab dielektriklar va yarim o'tkazgichlarga ajratiladi. Agar kristallning man qilingan zonasining kengligi bir necha elektron-volt bo'lsa, issiqlik harakati elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga sakrata olmaydi va bunday kristallarga dielektriklar deyiladi. Agar man qilingan zona uncha katta bo'lmasa (AE~ 1 eV), elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga issiqlik yoki biror boshqa ta'sir bilan ko'chirish mumkin. Bunday kristallarga yarim o'tkazgich-lar deyiladi. Masalan, germaniy uchun AE= 0,72 eV, kremniy uchun AE=1.11 eV ni tashkil qiladi. Shunday qilib, o'tkazgichlar uchun man qilingan zonaning keng¬ligi no'lga teng, yarim o'tkazgichlar uchun 2eV dan oshmaydi, dielektriklar uchun esa 2eV dan katta bo'ladi

Yarimo’tkazgichlar elektr o’tkazuvchanligining yana bir xususiyati bor. Elektronlarning pastki to’lgan zonadan yo’qori zonaga o’tishi pastki zonada bo’sh joylar- "teshik" larni vujudga keltiradi. Bu hol pastki zonadagi elektronlarning ham elektr o’tkazuvchanlikda ishtirok etishiga imkon beradi. Elektronlarning tashqi maydon ta’sirida ko’chishi natijasida "teshik" ham elektronlarning harakat yunalishiga teskari yunalishda siljidi. Ravshanki, bunday "teshik"ning ko’chishi 14 musbat zaryadning ko’chishiga ekvivalent bo’lali. Demak, yarim o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi aralash-elektron va "teshik"li harakterda bo’ladi. Yarimo’tkazgichlarda aralashmalarning bo’lishi alohida rol o’ynaydi. Tarkibida aralashma bo’lgan yarim o’tkazgichlarda qo’shimcha energetik sathlar vujudga kelib, ular toza yarim o’tkazgichning pastki va yo’qorigi zonalari oraligida joylashadi. CuO, PbS va hokazo tipdagi yarim o’tkazgichlarda metall aralashmasi elektronlar bilan to’ldirilgan oraliq sathlarning hosil bo’lishiga sabab bo’ladi.

Yarimo’tkazgichlarni xususiy elektr o’tkazuvchanligi. Barcha valent elektronlari kovalent bog’lanishda qatnashgan sof yarim o’tkazgich kristali izolyator bo’ladi, ya’ni elektr tokini o’tkazmaydi. Lekin biror ta’sir natijasida masalan qizdirganda kristallning ayrim qismlaridagi kovalent bog’lanish buzilishi mumkin. Bunda elektron o’z o’rnini tashlab kristall bo’ylab erkin harakat qila 32 boshlaydi. Elektron bo’shagan joyni teshik deyiladi. Bu yerda manfiy zaryadli elektron yetishmaganligi uchun teshikning zaryadini musbat deb qabul qilingan. Demak sof yarim o’tkazgichda elektron va teshiklar birgalikda, ya’ni juft bo’lib vujudga keladi yoki yo’qoladi. Energetik sathlar sxemasida elektron teshik juftini vujudga kelishiga taqiqlangan zonaning energetik kengligi (W) dan kattaroq qo’shimcha energiya
Yarim o’tkazgichlarda elektr toki. Hozirgi vaqtda fizikada yarimo’tkazgichlar katta ro`l o’ynay boshladi. Yarimo’tkazgichlar metallardan elektr o’tkazuvchanliklari kichik bo’lishi bilan farq qiladi, Shu bilan birga yarimo’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi metallar elektr o’tkazuvchanligidan farqli ravishda temperatura oshishi bilan oshib boradi. Juda past temperaturalarda yarimo’tkaztichlar izolyator bo’lib qoladi. Temperatura ko’tarilganda o’tkazuvchanlikning ortishiga sabab shuki, issiqlik harakat yarimo’tkazgichlarda tok tashuvchilar vujudga keltiradi. Yoritish yoki energiya uzatish bilan bog’liq bo’lgan biror boshqa ta’sir vositasida ham yarimo’tkazgichlar elektr o’tkazuvchanligini oshirish mumkin. Yarimo’tkazgichlarning bir qator boshqa xususiyatlari ularning ahamiyatini yana ham oshiradi. Ikkita turli yarimo’tkazgichdan tuzilgan zanjirda ikkita o’tkazgichdan tuzilgan termoelementdagidan ancha katta termoelektr yurituvchi kuch hosil qilish mumkin. Ikkala kontakt temperaturasini mos ravishda T1 va T2 bilan belgilab, ikkita yarimo’tkazgichdan tuzilgan zanjirda kontaktlar temperaturalarining ayirmasiga proporsional bo’lgan EYUK hosil bo’lishini topamiz:    T1 T2 
p-n o'tish hodisasi asosida ishlaydigan eng sodda yarim o'tkazgichli asbob yarim oʻtkazgichli diod deb ataladi . Shunga ko'ra p - n o'tishning volt-amper xarakteristikasi yarim o'tkazgichli diodning volt-amper xarakteristikasidir.Uning shakli ko'p faktorlarga bog'liqdir.Masalan,tashqi temperaturaga kontakt sohasining geometrik o'lchamlariga, tok tashuvchilar miqdoriga teskari kuchlanish kattaligiga va h.k.
Amaliy jihatdan bu faktorlarinning teskari tokka bo'lgan ta'siri katta ahamiyatga ega. Masalan muhit haroratining ko'tarilishi yoki teskari kuchlanishi biror qiymatgacha hirilishi teskari birdan ko'payib tishiga , natijada p-n o'tishning buzilishiga, sabab bo'ladi. Shulardan issiqlik va elektr buzilishini ko'raylik 1-rasmda yarim o'tkazgichli diodning sxemada belgilanishi va to'lqin volt - amper xarakteristikasi ko'rsatilgan, Unda 1-chiziq issiqlik bo'lishi,b2-chiziq esa, elektr buzilishini ko'rsatadi.
Kontakt sohasining kengligiga qarab yarim o'tkazgichli diodlar nuqtaviy va yassi diodlarga ajratiladi .