Qattiq jismlar fizikasi elementlari. Yarim o’tkazgichlar reja

Yarimo’tkazgichlarda qaralashmali elektr o’tkazuvchanlik.
Tabiatda sof yarim o’tkazgich bo’lmaydi. Har qanday yarim
o’tkazgichga bir oz miqdorda o’zga element atomlari aralashgan
bo’ladi. Ma’lumki umuman, har qanday jismdagi aralashma
ham shu jismning elektr hususiyatiga ta’sir etadi, masalan
metallardagi aralashma ularni arshiligini ortiradi. 
Dielektriklarda aralashma tufayli tok tashuvchilar vujudga
keladi. Faraz qilaylik to’rt valentli germaniy (Ge) yoki kremniy
(Si) atomlaridan tuzilgan kristall panjaraning ba’zi tugunlarida
besh valentli atom masalan fosfor (P) yoki mishyak (As) 
joylashgan bo’lsin. 

---

Bu holda aralashma fosfor atomining to’rtta valent elektroni
o’shni Ge atomlari bilan kovalent bog’lanishda bo’ladi. 
Beshinchi elektron esa atom bilan shunchalik zaif bog’langan
bo’ladiki, xatto issiqlik harakat energiyasi ham bu elektronni
atomdan ajralib ozod bo’lishiga yetarli bo’ladi.
To’rt valentli element atomlaridan tuzilgan kristallga besh
valentli element atomlari aralashgan bo’lsa, bunday yarim
o’tkazgichning elektr o’tkazuvchanligi elektronli
o’tkazuvchanlik bo’ladi. Buni ko’pincha n-tip o’tkazuvchanlik
deyiladi

---

Agar yarim o’tkazgichda elektr maydon hosil qilinsa, teshik
elektr maydon kuchlanganlik vektori yo’nalishida ko’chib, 
yarim o’tkazgichda teshikli elektr o’tkazuvchanlik mavjud
bo’ladi. Bunday elektr o’tkazuvchanlikni p-tip o’tkazuvchanlik
(positiv-musbat) deb ham ataladi. p-tip yarim o’tkazgichdagi
aralashma atomi kristallni tashkil etuvchi asosiy atomning
elektronini qabul qilib olishi natijasida teshik vujudga kelganligi
uchun, odatda uni akseptor (“qabul qiluvchi”) yoki p-tip 
aralashma deyiladi. 

---

p-tip aralashmalar tufayli taqiqlangan zonada akseptor sathi
vujudga keladi. Valent zonaning yuqori energetik sathdan
akseptor sathga elektronning o’tishi uchun lozim bo’lgan
energiya

Wa taqiqlangan zonaning energetik kengligidan
qancha kichik bo’ladi (

Wa

0,1 eV). Bu o’tish natijasida valent
zonada bo’sh energetik sathlar vujudga keladi. Elektr maydon
ta’sirida quyiroq sathlardagi elektronlar yuqoriroq sathlarga
ko’tariladi. Natijada teshiklar elektronlarning ko’chishi teskari
yo’nalishda ko’chadi. 

---

p-n o’tishi va uning volt-amper xarakteristikasi. Ikkita bir xil
element (masalan germaniy)dan iborat bo’lgan kristall
parchasini ko’raylik. Birinchi kristall n-tip, ikkinchi kristall p-
tip yarim o’tkazgich bo’lsin. Bu kristallar bir-biriga tegmagan
(kontakt bo’lma-gan) hol 9-rasmda tasvirlangan. Endi, bu ikkala
kristallni bir-biriga shunday jipslab tegizaylikki, natijada ular
orasida nixoyat yaxshi elektr kontakt vujudga kelsin (9-rasm). 
Bu kontakt orqali birinchi kristalldagi zaryad tashuvchilar
ikkinchi kristallga va aksincha, ikkinchi kristalldagi zaryad
tashuvchilar birinchi kristallga o’ta boshlaydi. Natijada
chegaraviy sohada qo’sh elektr qatlam vujudga keladi.

---

Demak, har ikkala holda ham natijaviy tokning qiymati p-n 
o’tishga berilgan kuchlanishga bog’liq ravishda o’zgaradi. Bu 
bog’lanish p-n o’tishning volt-amper xarakteristikasi deyiladi.
p-n o’tishning elektr qarshiligi to’g’ri yo’nalishda juda kichik
qiymatga ega bo’ladi. Shuning uchun p-n o’tish orqali o’tuvchi
to’g’ri yo’nalishdagi tokning qiymati teskari yo’nalishdagi
tokning qiymatidan juda katta bo’ladi. Yarim o’tkazgichli diod
va tranzistorlar. p-n o’tishning xususiyatlaridan foydalanib
yarim o’tkazgichli to’g’rilagich (diod) va elektr signallarini
kuchaytiruvchi qurilmalar (tranzistorlar) yasash mumkin. 
Ma’lumki p-n o’tishni p va n tipdagi yarim o’tkazgichlarni bir-
biriga tegizish yo’li bilan hosil qilib bo’lmaydi. Shuning uchun
p-n o’tishni hosil qilishni turli usullari mavjud.