O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi m. M. Nishonova elektronikaning fizik asoslari o‘quv qo

2.3. Elektronning effektiv massasining tenzor xarakteri. Kovak tushunchasi

Tenzor (lot. tensus — kuchlanish, taranglash) — vektor tushunchasini umumlashtirib, bir necha maʼnoda qoʻllanib kelinayotgan matematik atama. Bu atama tenzorlar hisobiga koordinatalarning bir tizimidan ikkinchi tizimiga oʻtganda maxsus qonun boʻyicha oʻzgaradigan miqdor (kattalik)larni bildiradi. Massa, tutash muhitlar mexanikasida qayishqoq (egiluvchan) jismning holatini ifodalovchi miqsor (deformatsiya tenzori) yoki qattiq jism massasining olingan nuqtaga nisbatan taqsimlanishini ifodalovchi miqdor (inersiya tenzori), shuningdek, tutash jismning biror nuqtasida kuchlanishlarni ifodalovchi miqdorlar (kuchlanishlar tenzori). Elektronika — fan va texnika sohasi bo‘lib, axborot uzatish, qabul qilish, qayta ishlash va saqlash uchun ishlatiladigan elektron qurilmalar hamda asboblar yaratish usullarini o‘rganish, ishlab chiqish bilan shug‘ullanadi.
Elektronikaning rivojlanishi elektron asboblar texnologiyasining takomillashuvi bilan chambarchas bog‘liq bo‘lib, hozirgi kungacha to‘rt bosqichni bosib o‘tdi.
Erkin zaryad tashuvchilar yarim o‘tkazgich hajmida xaotik harakat qilishi natijasida kristall panjara tugunlaridagi atomlar bilan to‘qnashib, o‘z harakat yo‘nalishi va tezligini o‘zgartiradi. Shu sababli elektronning kristaldagi massasi uning bo‘sh fazodagi massasi dan farq qiladi. massa o‘tkazuvchanlik elektronining effektiv massasi deyiladi. Kovaklarning effektiv massasi elektronlarning effektiv massasi ga nisbatan katta. Masalan, kremniyda =0,28 * , =0,59 * tashkil etadi. Bu ifodalarda, = 9,11 • kg. O‘zgarmas haroratda va kristallga boshqa energetik omillar ta’sir etmaganda (kristali muvozanat holatda bo‘lganda) erkin zaryad tashuvchilarning generatsiya va rekombinatsiya tezliklari teng bo‘ladi.
O‘zgarmas haroratda va kristallga boshqa energetik omillar ta’sir etmaganda (kristali muvozanat holatda bo‘lganda), erkin zaryad tashuvchilarning generatsiya va rekombinatsiya tezliklari teng bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi qiymati birlik hajmdagi zaryad tashuvchilar soni, ya’ni konsentratsiyasi bilan aniqlanadi. Xususiy yarim o‘tkazgichda elektronlar konsentratsiyasi kovaklar konsentratsiyasiga teng ( = ). Yarim o‘tkazgich o‘tkazuvchanlik turini belgilovchi n va p lar, mos ravishda negativ (manfiy) va positiv (musbat) so‘zlarining bosh harflarini tashkil etib, kattalik elektronga yoki kovakka tegishli ekanini anglatadi. Kiritmasiz yarim o‘tkazgichda hosil bo‘lgan elektron va kovaklar xususiy erkin zaryad tashuvchilar ( va ), ular bilan bog'liq elektr o‘tkazuvchanlik esa xususiy elektr o‘tkazuvchanlik deyiladi.
Kiritmali elektr o‘tkazuvchanlik. Elektron asboblarning juda ko‘pchiligi kiritmali yarim o‘tkazgichlar asosida hosil qilinadi. Elektr o‘tkazuvchanligi asosan kiritmalar atomlarining ionlashuvi natijasida hosil bo‘ladigan zaryad tashuvchilar bilan bog'liq yarim o‘tkazgichlar kiritmali yarim o‘tkazgichlar deb ataladi. Kremniyga D.I. Mendeleyev davriy jadvalining V guruh elementi atomlari (masalan, As,) kiritilsa, uning beshta valent elektronidan to‘rttasi qo‘shni kremniy atomlarining valent elektronlari bilan bog'lanadi va sakkiz elektrondan iborat mustahkam qobiq hosil qiladi. Bunda, beshinchi elektron o‘z atomi bilan kuchsiz bog‘langan bo‘lib qoladi. Shuning uchun, u kuchsiz issiqlik energiyasi ta'sirida, o‘z atomidan uziladi va erkin elektronga aylanadi (11, a-rasm). Elektronini yo‘qotgan kiritma atomi qo‘zg'almas (As+) musbat ionga aylanadi. Bu holda, As atomlari kremniyning kristali panjarasida donor kiritma sifatida qatnashadi. Energetik diagrammada ushbu jarayon elektronni donorlar satxi dan, o‘tkazuvchanlik zonaga o‘tishiga mos keladi (11, b-rasm).
Donor kiritmali yarim o‘tkazgichlarda kovaklar, ilgaridagidek, kremniy atomlari elektronlarining, xususiy yarim o‘tkazgichlardagidek o‘tkazuvchanlik zonaga termogeneratsiya hisobiga o‘tishi natijasida hosil bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichga donor kiritmalar kiritish erkin elektronlar konsentratsiyasini oshiradi, kovaklar konsentratsiyasi esa xususiy yarim o‘tkazgichdagi konsentratsiyaga nisbatan kamayadi, chunki erkin zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi ko‘paytmasi (n * p) o‘zgarmas haroratda doimiy qiymatga ega va faqat yarim o‘tkazgich taqiqlangan zonasi kengligi bilan aniqlanadi. Xona haroratsi (300 K.) da kremniy uchun np 0,64 * , germaniyda esa, np 4 * qiymatga egaligini yodda to‘tish foydali.
Shunday qilib, agar misol uchun, kremniy kristaliga konsentratsiyasi bo‘lgan donor kiritma kiritilsa, T=300 Kda o‘tkazuvchanlik elektronlari konsentratsiyasi n= ni, kovaklar konsentratsiyasi esa — ni tashkil etadi. Natijada, bunday kiritmali yarim o‘tkazgichda elektr o‘tkazuvchanlik asosan, elektronlar yordam ida amalga oshiriladi (11, b-rasm ), yarim o‘tkazgichning o‘zi esa elektron o‘tkazuvchanlikka ega, yoki n turdagi yarim o‘tkazgich deb ataladi. n — turli yarim o‘tkazgichlarda elektronlar asosiy zaryad tashuvchilar deb, kovaklar esa — noasosiy zaryad tashuvchilar deb ataladi.