Қўлланма педагогика институтларининг юқори курс студент- лари ва ўрта мактаб физика ўқитувчилари учун фойдалидир

а) донорли кремний; б) акцепторли кремний.
Тушуниш осон бўлиши учун кремний элементини қараб чиқамиз. Бу элемент Менделеевнинг элементлар даврий жадвалида тўртинчи группага тегишли бўлиб, 4 валентлидир. Кремний элементининг атомлари ковалент боғланишга эга, яъни ҳар бир атом ўзига энг яқин Германий элементида эса бешинчи электрон фосфор атомини ташлаб чиқиб кетиши учун 0,01 эв ҳам кифоя қилади. Бундай аралашмаларни одатда, донорлар деб юритилиб, уй температурасидан юқори температураларда деярли ҳаммаси ионлашган бўлади, яъни уларнинг биттадан электрони ўз атомини ташлаб чиқиб кетиб кристалл панжарада эркин электрон каби ҳаракат қилади. Уларнинг қолдирган ўрни ҳаракатсиз мусбат ион (локализацияланган тешик) бўлиб, электр ўтказувчанликда иштирок эта олмайдилар. Локализацияланган ўринни қолдириб кетган электронлар эса электр ўтказувчанликда иштирок этади. Юқорида айтилганларнинг ҳаммаси V группа элементлари учун ҳам тўғридир. V группа элементлари ва ярим ўтказгичларда улар атомларининг ўрнини эгаллаши ҳатор кузатишларда исбот қилинган.
Энди кремний ва германий элементларидаги Ш группага тегишли аралашмаларни кўрайлик. Менделеевнинг элементлар даврий жадвалидаги III группа элемеитлари уч валентли бўлиб бошқа атомлар билан ўзларининг учта электрони орҳали боғланади. Агар бу атомлар IV группа элементларининг атомлари ўрнини кристалл панжарада эгаллайдиган бўлса, ўз атрофидаги тўртта атом билан боғланиши учун бир дона электрон камлик қилади. Паст температураларда бошқа атомдан электроннинг аралашма атомига (етишмаган электроннинг ўрнига) ўтиб қолиши учун энергияси етарли бўлмайди. Температура ортиши билан аралашма атоми ҳўшни атомларнинг биридан электронни „тортиб" олиб, ўз боғланишини тўлдиради (7-в расм). Натижада локализацияланган электрон (манфий ион) билан ҳаракатчан тешик ҳосил бўлади. Юҳоридагича хусусиятга эга бўлган аралашмалар акцепторлар деб аталади. Тешиклар электр майдонида йўналишли ҳаракат қилиб электр токида иштирок этади.
Германий элементидаги III группага тегишли элементлар аралашмаларининг ионлашиш энергияси 0,01 эв атрофида бўлиб, уй температурасида тўлиҳ ионлашган бўлади, яъни ҳар бир аралашма атоми ярим ўтказгичда биттадан ҳаракатчан тешикни ҳосил қилади.
Аралашмалар ярим ўтказгичларда заряд ташувчилар концентрациясини орттириш билан бирга, кристалл панжаранинг идеал структурасини бузиши сабабли, электрон ва тешиклар учун сочилиш маркази бўлиб ҳам ҳисобланади. Электрон ва тешикларнинг аралашмаларда сочилишига сабаб, биринчидан, аралашмалар иони билан заряд ташувчилар орасидаги ўзаро таъсир (кулон кучи) бўлса, иккинчидан, нейтрал аралашма атрофида кристалл панжаранинг деформацияланишидир. Шуни ҳам айтиб ўтиш керакки, электрон ва тешик-
ларнинг сочилиши зарядланган ва нейтрал аралашма- ларда деярли бнр хилдир.
Аралашмалар кристаллда диффузияланиши мумкин. Асосий атомларнинг ўрнини эгаллаган аралашмаларнинг диффузияланиш тезлиги, кристалл панжаранинг тугунлари орасига жойлашган аралашма атомларнинг де- формацияланиш тезлигидан анча кичикдир.
Юқорида айтилганлардан кўринадики, аралашмалар ярим ўтказгичнинг хоссаларига катта таъсир кўрсатар экан.
8-§. Шоттки ва Френкель аниқлаган нуқсонлар

• 
  ••♦ • •€>••
  
• 
  • • ♦ •••••
  

а 5
8- расм. Нуқтавий иуқсонлар: л) Шоттки нуқсони; б) Френкель иуқсони.

ланжаранинг идеалликдан четлашиши, яъни кристалл ванжаранинг нуқсонидир. Ўз ўрнини ташлаб кепган атом кристаллда унинг сиртига қараб ҳаракат қилиши ва натижада сиртда тўғри жойлашиб олиб кристалл ҳмжмини ошириши мумкин. Бу ҳолда кристаллда бўш жой ҳосил бўлиб қолади (8- арасм)ва шу бўш жойни Шоттки н у қс о н и-деб юритилади. Баъзи ҳолларда бу бўш жой кристалл тугунлари орасидаги битта атом Гглан боғланишда бўлиб қолиб, бошқача нуқсонни ҳ 'сил қилади (8-драсм). Бундай нуқсонни эса Френкель нуқсони деб юритилади. Бу нуқсонлар бир- бнридан электр зарядларининг сони ва ишораси билан
Реал кристалларда панжара даврийлиги бузилиши- -нинг жуда кўп хиллари учрайди. Шулардан бири, Шоттки ва иккинчиси Френкель нуқсонидир. Бизга маълумки, кристалл панжара тугунларидаги атомлар ўзларининг мувозанат қолатлари атрофида тебранма ҳаракатда бўлади. Уларнинг тебраниш амплитудаси температурага боглиқ. Баъзи ҳолларда атом исеиқлик тебранма ҳаракати натижасида ўз ўрнини ташлаб чиқиб кети.ши мумкин. Натижада кристаллда битта бўш. ўрин ва панжара тугунлар орасида битта ортиқча атом ҳосил бўлади. Бу кристалл фарқ қилади. Улар бир-бирларидан бутунлай фарқли равишда турлича қўзғолган ҳолатда бўлиши мумкин (8- расм). Шоттки ва Френкель аниқлаган нуқсонларнинг концентрацияси абсолют температурага боғлиқ бўлиб, температура ортиши билан ортиб боради. Юқори температураларда нуқсонлар ҳаракатчан бўлиб, улар орасида термодинамик мувозанат вужудга келади. У ёки бу нуқсоннинг кўп ё кам бўлишлиги нуқсонни ҳосил қилиш учун зарур бўлган энергияга боғлиқдир. Шоттки нуқсонини ҳосил бўлиши учун керак бўлган энергия Френкель нуқсонини ҳосил бўлиши учун бўладиган энергия- дан кам. Шунинг учун термодинамик мувозанатда, албагта, ‘Шоттки нуқсони Френкель нуқсонидан ортиқ бўлади.
Агар нуқсонлар концентрациясини нуқсон ҳосил бўлиш энергиясини деб олсак

бу ерда бирлик ҳажмдаги атомлар сони, А = қийматларни қабул қилувчи сон. Нуқсон ҳосил бўлиш энергияси ҳам эв орасида ўзгаради.
_; Шоттки ва Френкель аниқлаган нуқсонлар қтқорида айтиб ўтилганидек иссиқлик ҳисобига, яъни етарлича катта энергияга эга бўлган фонон билан атомнинг тўқнашиши натижасида вужудга келади. Бу нуқсонлар а ва р-зарраларнинг радиоактив таъсирида ҳам ҳосил бўлади. Бундай нуқсонлар кристаллнинг эриш температурасига яқин температурада 1 — 2% ни ташкил этади. Кристалл панжара тузилишининг бундай нуқсонлари донор ёки акцептор ролини бажара олади ва ион ўтказувчанликни ҳосил қила олади.
Нуқсонлар ярим ўтказгичдарнинг қатор хоссалари (иссиқлик, электр, механғк, магнит ва оптик) га таъсир қилади.
Шоттки ва Френкель аниқлаган нуқсонлар нуқтавий нуқсонлардир. Булардан ташқари қатор мураккаб нуқсонлар ҳам мавжўддир. Булар кристалл атомларининг идеал тартибда жойлашишининг бузилиши, кристаллар ичидаги макроскопик ёриқ, бўшлиқ ва бошқа нуқсонлардир. Қуйида биз кристалларда учрайдиган мдкроскопик нуқсонлар—дислокация устида тўхтаб ўтамиз.
9- §. Дислокация
Кристалл панжара нуқсонларидан бири дисклокациядир. Дислокация чиздқли ёки бурама бўлиши мумкин. Кристалл паА^каранинг (металл ёки ярим ўтказгичнинг) атомлар силРкиган (сирпанган) соҳаси билан атомлар силжимаган соҳаси орасидаги чегара дислокация дейилади. Бундай нуқсон кўп ҳолларда кристалларда тўғри чизиц бўйлаб жойлашган бўлганлиги учун чизиқли дислокация деб ҳам юритилади. 9- расмда нуҳсон расм текислигига перпендикуляр йўналган.

9- расм. Чизиқли дис- локация.

10- расм. Бурама дислока- ция.

Агар кристаллнинг бир ҳисми иккинчи ҳисмига нисбатад дислокация ўҳи бўйича ёки унга параллел йўналишда силжиган бўлса, бурама ёки винтсимон дислокация деб юритилади (10- расм). Бундай дислокация кристаллни буғдан ва эритмадан ўстириш ваҳ- тида катта роль ўйнайди.

Умуман, дислокация кристалларнинг механик хос- саларига катта таъсир қилади. Бундан ташҳари электр хоссасига ҳам таъсир қилиб, зарядташувчилар учун сочилиш маркази вазифасини ҳам ўтайди. Дислокация ҳўшимча заряд ташувчиларни ҳосил қилиши, яъни донор .ёки акцедтор сифатида ҳам ўзини кўрсата оладй.
Кристалл панжаранинг дислокация ўқи атрофидаги қисми эластик равишда бузйлади ва шу соҳада атомларнинг тўғри жойлашиши ҳам бузилади. Кристаллнинг сиртини маълум химиявий моддалар билан едирилганда (ювилганда) дислокация ўқлари чиққан жойда микро- чуқурчалар ҳосил бўлиб, уни микроскоп.орҳали кўриш мумкин (11- расм).




11- расм.
гап дислокациянинг микроскоп орқали

Кристалл сиртида ҳосил бўл-

кўриниши.