Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi


Download 94.09 Kb.

bet1/36
Sana15.01.2018
Hajmi94.09 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   36
24583

A.  Teshaboyev,  S.  Zaynobidinov,  E.  A.  Musayev
YARIMO‘TKAZGICHLAR 
VA YARIMOTKAZGICHLI  ASBOBLAR 
TEXNOLOGIYASI
О ‘zbekiston  Respublikasi  Oliy  va  о ‘rta  maxsus  ta 4im  vazirligi  tegishli 
oliy  о ‘quv yurt lari  uchun  о (quv  qo VIan та  sifatida  tavsiya  etgan
Toshkent  — 2006

32.843.2
Т45
Teshaboyev  A.
Y arim o‘tkazgichlar  va  yarim o£tkazgichli  asboblar 
texnologiyasi.  A.Teshaboyev,  S.Zaynobidinov, 
E.A.Musayev.  -   Т.:  Talqin,  2006.-336  b.
1.1.2.  Muallifdosh.
ББК 32.843.2я73+32.852я73
0 ‘quv  qoM lanm ada  y a rim o ‘tk azg ich lar  h a q id a   u m u m iy   m a ’lu m o tla r,  y a rim o ‘tkazgichli 
m o d d a la r  olish  va  y a rim o 'tk a z g ic h li  asb o b lar  tay y o rlash   texnologiyasi  b ay o n   qilingan. 
B u n d a n   tash q ari,  m a ’v zu lam i  c h u q u rro q   o 'z la sh tirish g a   y o rd am   beru v ch i  rasm lar,  ja d v a lla r 
ilova  qilingan.
Q o ‘llan m a  u n iv ersitetlarn in g   «  Y a rim o ‘tk azg ich lar  va  d ielek trik la r  fizikasi»  va  tex n ik a 
0 0 ‘Y larining  « Y arim o ‘tkazgichli  asboblar»  va  « M ik ro elek tro n ik a»   y o ‘nalishi  b o ‘y icha 
t a ’lim   olay o tg an   bakalavr  va  m ag istirlari  u c h u n   m o ‘ljallagan.  U n d a n   a sp ira n tla r  va  ilm iy- 
texnik  x o d im lar  h am   fo y d alan ish lari  m u m k in .
Taqrizchi: 
akademik  R .M o ‘minov.
©  «Talqin»  nashriyoti, 
«Qaldirg‘och»  nashriyoti,  2006-y.

S O ‘ZBO SH I
Y arim olkazgichlar  fizikasi  va  yarim olkazgichlar  elektronikasi  hozirgi 
zam on  kishilik jam iyati  hayotining  deyarli  ham m a  asosiy  sohalariga  kirib 
kelgan,  faqat  u  bajarishi  m um kin  b o ig a n   xilma-xil  murakkab  ilmiy- 
texnik  vazifalarni  ado  etm oqda.  Bu  fan  va  texnika  sohasi  b o ‘yicha 
ishlayotgan  ilmiy,  injener-texnik  xodimlar,  malakali  ishchilar  ancha  ko‘p. 
Ushbu  yo‘nalishda  turli  oliy  o ‘quv  yurtlarida  ko‘plab  yosh  mutaxassislar 
yetishtirilmoqda.
Ularning  aksariyatini  o ‘zbek  tilida  ta 'lim   olayotgan  yoshlar  tashkil 
qiladi.  Shuni  e'tiborga  olib,  keyingi  yillarda  yarim olkazgichlar  fizikasi, 
yarim olkazgichli  asboblar  fizikasi,  yarim olkazgichlar  param etrlarini 
o lch ash   usullari  va  boshqa  o ‘quv  fanlari  bo ‘yicha  o ‘zbek  tilida  o ‘quv 
qollanm alari  nashr  qilindi,  bu  esa, 
shubhasiz, 
m azkur  fanlarni 
o ‘zlashtirishda  talabalarga  katta  yordam   ko‘rsatganligini  aytib  o lilg a n  
qollanm alarning  tanlovlarda  taqdirlanishi  ham   tasdiqlab  turibdi.
Biz,  mualliflar,  yaratilgan  o ‘quv  q o llanm alari  to ‘plam ini  yana  bir 
o ‘quv  q o llan m a  —  “Y arim olkazgichlar  va  yarim to‘kazgichli  asboblar 
texnologiyasi”  kitobi  bilan  told irilsa,  maqsadga  muvofiq  b o la r  degan 
niyat  bilan  ushbu  q o llan m an i  yozdik.
Y arim olkazgichlarning  ajoyib  xossalari  nam oyon  b olad ig an   sifatli 
moddalar  olish  texnologiyasi  hozirgi  zam on  sanoati  tizim ida  katta  va 
muhim   o‘rin  tutadi.
Y arim olkazgichlar  va  ular  bilan  birga  ishlatiladigan  boshqa  m oddalar 
yetarli  darajada  toza  b o iish i  zarur.  Bu  m aqsadda  bir  necha  bosqichli 
toza  m oddalar  sanoati  barpo  qilingan,  tuzilishi  m ukam m al  b o ig an
3

kristallar  o ‘stirish  usullari  ishlab  chiqilgan.  Shunday  toza,  m ukam m al 
m oddalar  asosida  turli  xizmatlarni  bajaradigan  elektron  asboblar, 
qurilmalar,  mikrosxemalar  tayyorlanadi  va  ular  amalda  juda  keng 
miqyosda  qo‘llanadi.
Yuqorida  aytilganlardan  ko‘rinib  turibdiki,  yarim o‘tkazgich  m oddalar 
xossalarini 
tadqiqlovchilar, 
ulardan 
asboblar 
tayyorlaydigan 
va 
ishlatadigan 
mutaxassislar 
q a t'iy  
talablarni 
qanoatlantiradigan 
yarim o‘tkazgich  m oddalar  va  asboblar  ishlab  chiqarish  texnologiyasi 
asoslarini  bilishlari  kerak.
0 ‘quv  q o ‘llanma  uch  qismdan  (yarim o‘tkazgichlar  haqida  um um iy 
m a'lu m o t, 
yarim o‘tkazgichli 
m oddalar 
olish 
texnologiyasi, 
yarim o‘tkazgichli  asboblar  tayyorlash  texnologiyasi  qism laridan)  iborat 
b o iib ,  bu  jabhalarning  asosiy  tushunchalari  fizik,  kimyoviy,  fizik- 
kimyoviy  jarayonlari,  ularning  qonuniyatlari  bayon  qilingan,  keng 
qo ‘llaniladigan  asosiy  texnologik  usullarning  mundarijasi, 
ularning 
afzallik  va  kamchiliklari  yetarlicha  batafsil  tahlil  qilingan.  H ar  bir  bob 
oxirida  nazorat  uchun  kerakli  savollar  kiritilgan.
0 ‘quv  qo‘llanma  oxirida  o ‘quvchiga  tavsiya  qilinadigan  adabiyot 
ro‘yxati, 
moddalarning 
kerakli 
fizik 
va 
kimyoviy 
xossalarini 
m ujassamlantirgan jadvallar joylangan.
Ushbu  o ‘quv  qo‘llanm a  yarim o‘tkazgichlar  va  dielektriklar  fizikasi 
b o ‘yicha  magistraturada  ta 'lim   olayotgan  yoshlarga  m o‘ljallangan, 
am m o,  o ‘ylaymizki  malaka  oshirishda  undan  aspirantlar,  ilmiy  xodimlar, 
yosh  o ‘qituvchilar  ham  foydalanishi  mumkin.
Kitobning  1—5-boblarini  prof.  A.Teshaboyev,  6—12-boblarini  prof.
S.Zaynobidinov,  13— 19-boblarini  dots.  E.A.Musayev  yozgan.
Ushbu 
qo‘llanm ani 
tayyorlashda 
katta 
yordam 
bergan 
Sh.E.Musayevga  mualliflar  o ‘z  m inatdorchiliklarini  bildiradi.
O bquv  q o ila n m a   ayrim  kam chiliklardan  xoli  emas,  albatta.  Shu  bois 
o ‘z  fikr-m ulohazalarini  nashriyot  orqali  bizga  bildirgan  mutaxassislarga 
oldindan  m inatdorchilik  bildiramiz.
Mualliflar
4

BIRINCHI  Q ISM  
YARIMOLKAZGICHLAR  HAQIDA  UM UM IY  MA’LUMOT
1-BOB.  QATTIQ  JISMLAR FIZIKASINING ASOSIY 
TU S HUNCHALARI
1.1.  Kirish
Qattiq jismlarning jam iyat  faoliyatida  tutgan  o ‘rni  ham m aga  m a’lum. 
Ular  bilan  kundalik  faoliyatimizda  to ‘qnashib  turam iz,  ularni  qollaym iz, 
ulardan  bevosita  foydalanamiz.  Odamlar  ko‘p  zam onlardan  beri  qattiq 
jismlar  tuzilishi,  ularning  turli  xossalarini  bilishga  qiziqqan,  olimlar  shu 
sohada  uzluksiz  ravishda  tadqiqot  olib  borgan,  ishbilarmon  muhandislar, 
ixtirochilar  har  xil  vazifalarni  bajaradigan  ish  qurollari,  asboblar, 
qurilmalar  barpo  qilishgan.  Klassik  fizika  tarkibida  Qattiq  jismlar  klassik 
fizikasi  shakllanib,  bunday  jismlarning  mexanik,  elektrik,  magnitik, 
issiqlik  xossalarini  o ‘rganish  sohasida  olib 
borilgan  ilmiy  tadqiqotlar 
natijasida  bir  qator  zaminiy  m uhim   qonuniyatlar  topilgan  edikim,  bu 
asosda  texnika  sohasida  katta  taraqqiyot  amalga  oshgan  edi.
Ammo, 
20-asrning  birinchi  choragida 
Kvantlar  nazariyasining 
maydonga  kelishi  va  uzil-kesil  shakllanishi  shu  asrning  30-yillari 
boshlanishiga 
qadar 
qattiq  jismlar  kvant 
fizikasi 
asoslari 
ishlab 
chiqilishiga  olib  keldi.  Bu  atom  kvant  fizikasining  davomiy  rivoji  b o ‘lib, 
qattiq  jismlar  klassik  fizikasining  qollan ish   chegaralarini  aniqlab 
berdigina  emas,  balki  qattiq jismlar  haqida  tasavvurlarni  m uhim   darajada 
isloh  qildi,  kvant  fizika  zam inida  qattiq  jismlarning  barcha  xossalari 
qaytadan  ko‘rib  chiqildi  va  asosiy  qonuniyatlar  tizimi  aniqlandi.
Xususan,  qattiq  jismlar  tuzilishi,  elektrik  xossalari  va  h.k.  sifatlari 
bo‘yicha  turlarga  ajratildi,  ular  ay rim  batafsil  o ‘rganib  chiqildi.
Qattiq  jismlarning  m uhim   xossalarini  tushunish  uchun  ularning 
tuzilishi  haqida  muayyan  tasavvurga  ega  b o lis h   zarur.
1.2.  Kristall  va  amorf qattiq jismlar
Qattiq  jismlar,  albatta,  juda  ko‘p  atom lar  (ionlar,  m olekulalar)dan 
tashkil  topgan  bo‘ladi.  Q attiq  jismda  atom larning  joylashishi  tartibiga 
qarab,  ular  kristall  va  am orf jism lar guruhlariga  ajraladi.
5

Kristallarda  atom lar  butun  jism  hajmida  davriy  ravishda  q at’iy 
tartibda  (uzoq  tartibda)  joylashgan  b o iad i.  A m orf  qattiq  jism larda 
atom lar  butun  jism  hajmida  q a tly   tartibda  joylashgan  bo lm ayd i,  am m o 
yaqin  qo ‘shnilar joylashishida  muayyan  tartib  (yaqin  tartib)  bor.
Kristall  qattiq  jismlarda  qat’iy  kritik  nuqtalar  (suyulish  va  qotish 
tem peraturasi)  mavjud,  am orf  jism lar  esa  muayyan  tem peraturalar 
oraliglda  suyulib  yoki  qotib  boradi.
Ushbu  qollan m ad a  biz  asosan  kristallarni  o ‘stirish  texnologiyasi 
masalalarini  bayon  qilamiz,  shuning  uchun  kristallarning  tuzilishi  va 
unga  tegishli  tushunchalar  bilan  qisqacha  tanishib  chiqaylik.
Kristalida  uchta  bosh  yo‘nalish  b o ia d i,  ular  uchta  vektor  orqali 
ifodalanadi.  Kristalida  davriy  joylashgan  atom lar  markazlari  joylashgan 
nuqtalar  tugunlar  deyiladi,  tugunlar  orasidagi  hajmi  esa  tugunlararo  fazp 
deyiladi.
Agar, 
fikran, 
tugunlarni 
to ‘g‘ri 
chiziqlar 
bilan 
tutashtirsak, 
kristallning  fazoviy  panjarasi  (I.l-ra sm )  hosil  b o iad i.
Fazoviy  kristall  panjaraning  eng  kichik  katagi  elem entar  yacheyka 
(elem entar  katak)  deyiladi,  u  sodda  holda  uch  bosh  yo‘nalishda  qo‘shni 
atom larni 
tutashtiruvchi 
a {, a
2
, a
3
 
vektorlar 
asosiga 
qurilgan 
parallelepiped  shaklida  b o iad i.  (I.2-rasm).
L '   1

i
■— ^ — < 

i
L   j t -  
&--------—(
И
1.1 —  rasm.  Kristall  panjarasi.
1.2—rasm.  E lem entar  katak.
Uning  hajmi:  V()=a][a
2
a 3].  a {,a
2
,a
3
  vektorlarni  asosiy  masshtab
vektorlar  yoki  translyatsion  davrlar  deyiladi.
Umumiy  holda  (kubik  elem entar  yacheykalardan  boshqa  holda) 
a l , d
2
, a
3
 
vektorlar  qiymati  teng  emas,  ular  orasidagi  burchaklar 
(kubdagidek)  90°  bolm aydi.
6

Eng  sodda  geometrik  panjaralar  soni  14  ta  (Brave  panjaralari), 
boshqa  barcha  panjaralar  shu  soddalarining  muayyan  birlashmalaridan 
hosil  bo‘ladi.
Kristallar  (aniqrog‘i,  yaxlit  monokristallar)  anizotrop  xossalarga  ega. 
Ammo, 
ko‘pchilik 
yaxlit 
m onokristallchalardan 
tashkil 
topgan 
polikristallar  izotrop  xossalarga  ega  bo‘lishi  mumkin.
Har 
qanday 
kristall 
panjarada 
tugunlar 
turli 
kristallografik 
tekisliklarda  joylashgan.  M onokristallarning  tashqi  yoqlari  kristallografik 
tekisliklar  kesishishidek  qirralar  hosil  qiladi.
1.3.  Miller  indekslari
Fazoviy  panjaradagi  tekisliklar  va  yo‘nalishlarni  belgilash  uchun 
Miller  indekslari  deb  atalgan  belgilar  qo‘llaniladi.  Ularni  quyidagicha 
aniqlanadi:  kristalldagi  muayyan  tekislik  uning  uchta  bosh  o ‘qida,  aj,  a2, 
a3,  birliklarda  S j,S 2,  S
3
  kesmalar  kesgan  b o ‘lsin  (I.3-rasm ).  Shu  kesmalar


1
teskari  qiymatlari  nisbati  tuziladi,  ya’ni 
— : — : —   va  uni  umum iy
 j 
 
2
 
^
mahrajga 
keltirib, 
umumiy 
b o ‘luvchiga 
bo‘lib, 
uchta 
bir-biriga 
bo ‘linmaydigan 
sonlar 
h:k:l 
nisbatini 
olamiz. 
Ana 
shu 
sonlar 
kristallografik  tekislikning  Miller indekslari  deyiladi.
Kristalldagi  tekislik  (hkl)  shaklda  belgilanadi,  ularning  (ekvivalent 
tekisliklarning)  oilasi  {hkl}  ko‘rinishda  ifodalanadi.  Kubik  elem entar 
yacheyka  yoqlari  (tekisliklar)  belgilanishi  1.4-rasmda  ko‘rsatilgan.
Kristalldagi  yoenalish  belgilarini  aniqlash  uchun  uni  ko‘rsatuvchi  A 
vektorning  uchta  bosh  o ‘qqa  proyeksiyalari  A -h  A 2,  A
3
  olinadi,  ularning 
umumiy  ko‘paytiruvchilari  b o clsa,  qisqartirish  qilinadi,  natijada
A f A
2
:A
3
 -  u:v:w 
(1.1)
1.3—rasm.  M iller  indekslariga  doir.
7

1.4—rasm.  K ub  p a n ja ra  — 
n in g   kristallografik  b e l — 
gilari.
uchta  u,  v,  w  bir-biriga  b o lin m a s  sonlar 
nisbatiga 
kelinadi. 
Bu 
sonlar 
kristallograflk 
yo‘nalishning 
Miller 
indekslari  deyiladi.
O 'quvchi 
qattiq 
jism lar 
fizikasiga 
baglshlangan 
kitoblardan 
kristallaming 
turlari,  kristallni  tashkil  etgan  zarralar 
orasidagi  o ‘zaro  ta ’sir  kuchlari  haqidagi 
m a’lum otlarni  bilib  olar  deb  o ‘ylaymiz  va 
hozircha 
shu 
qisqa 
axborot 
bilan 
cheklanam iz,  am m o  o ‘z joyida  kristallarga
tegishli  zaruriy  qo‘shim cha  m a lu m o t  ham   berib  boramiz.
1.4.  Olmos  va  sfalerit  tuzilmalari
Kremniy  (Si)  va  germaniy  (Ge)  kristallari  olmos  panjarasiga  ega 
b o ‘ladi,  olmos  panjarasi  esa,  katta  (fazoviy)  diagonali  b o ‘yicha  uning  1/4 
qismi 
qadar 
bir-biriga 
nisbatan 
siljigan 
ikkita 
oddiy, 
yoqlam a 
markazlangan  kub  panjara  yig‘masidan  iborat.
K o‘pchilik  yarim olkazgich  birikmalar  (masalan,  GaAs  va  G aP) 
sfalerit  tuzilishiga  ega  b o iad i.  Uning  olmos  tuzilishidan  yagona  farqi 
shundaki,  olmos  panjarasi  ikkita  oddiy  panjaradan  tuzilgan,  ularning 
tugunlariga  bir  elem ent  atom lari  joylashgan,  sfalerit  tuzilishida  esa  uni 
tashkil  etgan  ikki  oddiy  panjaradan  birida  bir  elem entning,  ikkinchisida 
boshqa  elem entning  atomlari  joylashgan  boiadi.T ugunlarda  olmos 
panjarasida  bir  xil  atom lar  joylashadi,  sfalerit  panjarasida  esa  bir 
tugunlarida  bir  xil  atomlar,  ikkinchi  tugunlarida  esa  boshqa  xil  atom lar 
joylashadi.
Atomlarning  bunday  joylashishi  yarim olkazgichlarning  kristallanishi, 
yedirilishi jarayonlarida  bir  qator  xususiyatlarni  keltirib  chiqaradi.
1.5.  Metallar.  Yarimo'tkazgichlar.  Dielektriklar
Qattiq  jism lar  kvant  fizikasida  hal  qilinadigan  asosiy  m asalalardan 
eng  muhimi  kristallarda  zaryad  tashuvchilar  energiyalari  spektrini 
aniqlashdir.  Uni  kristalining  davriy  elektrik  m aydonida  harakatlanayotgan 
elektron  uchun  Shryodinger  tenglamasini  yechish  y o li  bilan  hal  qilinadi.
8

Turli  davriy  maydonlar 
uchun  mazkur  tenglam ani 
yechish 
quyidagi 
um um iy 
xulosalarga  olib  keladi.
1.  Yakka  atomdagi  ayrim 
ruxsatlangan 
sathlardan 
iborat 
elektronlar 
ener- 
giyalari 
spektri 
o ‘rniga 
kristall  qattiq  jismda  elek- 
tronning  energiyalari  spektri  ruxsatlangan  va  taqiqlangan  energiya 
zonalariga  ajralgan  b o lad i.  I.5-rasm da  atom lar  bir-biriga  yaqinlashib 
kristall  hosil  qilganida  ayrim  energiya  sathlari  parchalanib  energiya 
zonalari  paydo  bo‘lishi  ko‘rsatilgan.
Ruxsatlangan  energiyalar  zonasi  ichida  elektronning  energiyasi  uz­
luksiz  o ‘zgaradi  deb  hisoblasa  bo ‘ladi,  chunki,  har  bir  zona  ichida  sathlar 
soni  kristalldagi juda  ko‘p  atom lar  soniga  yaqin  (taxm inan,  1  sm 3 da  1022 
atom  b o ‘ladi).  Ba’zi  hollarda  zonalardan  ikkitasi  bir-biri  ustiga  tushadi.
2.  Bir  ruxsatlangan  zonadan  ikkinchisiga  o ‘tish  uchun  ular  orasidagi 
ta ’qiqlangan  zonadan  sakrab  o ‘tish  zarur,  buning  uchun  pastki  zonadagi 
elektron  ta ’qiqlangan  zona  energetik  kengligiga  teng  energiya  olishi 
kerak.
3.  Qattiq jismlarning  elektr  o ‘tkazuvchanlik  b o ‘yicha  metallar,  yarim- 
o‘tkazgichlar  va  dielektriklarga  ajralishi  zonalarning  elektronlar  bilan 
to ‘ldirilishiga  bog‘liq.  Zonalarning  to ‘ldirilishining  uch  holi  bo ‘lishi  (1.6- 
rasm)  mumkin. 
1)  T o‘la  to ‘ldirilgan  zona  —  undagi  elektronlar 
bog‘langan  elektronlar  bo ‘lib,  tok  o ‘tkazishda  qatnasha  olmaydi,  ham m a 
zonalari  to4a  to ‘ldirilgan  m oddalar  dielektrik  (izolator)  bo'ladi.  2)  Qis- 
man  (chala)  to'ldirilgan  zona  —  bunday  zonadagi  elektronlarga  elektr 
maydon  ta ’sir  etsa  (namunaga  kuchlanish  berilsa),  elektronlar  yuqorigi 
b o ‘sh  sathlarga  chiqib  olib,  o £z  tezligi  yo'nalishini  o ‘zgartiradi,  bu  esa 
zonadagi  elektronlarning  yo‘nalgan  harakatini  (tokni)  paydo  qiladi. 
Bunday  zonali  m oddalar  o ‘tkazgich  bo‘ladi.
Metallarda  yuqorigi 
energiya  zonasi 
yarimisigacha  toldirilgan 
(undagi  elektronlar  soni  atom lar  soni  chamasida),  bundagi  elektronlar 
tokda  qatnasha  oladi,  ular  ko‘p  m iqdorda  bo ‘lganligi  uchun  metallarning 
o ‘tkazuvchanligi  katta  bo‘ladi.  Uning  ifodasi:
( j - e n / u  
(1.2)
kristalda  energiya  zonalari  paydo  bo'lishi.
9

о
ш
ь)
1.6—rasm.  E n erg iy a  zo n alarin in g   e le k tro n la r  b ilan   to 'ld irilig a n lg i
3)  Bo‘m -b o ‘sh  zona,  albatta,  elektrik  olkazuvchanlikka  hech  qana- 
qa  hissa  qo ‘shmaydi.
4. 
M utlaq  nol  (OK)  tem peraturada  yarim olkazgichlarning  bir  necha 
zonalari  elektronlar  bilan  t o l a   told irilg an   b o ia d i,  yuqoriroqdagi  zona 
b o ‘sh 
b o ia d i. 
Demak, 
bunda 
y arim olkazgich 
kristalli 
tok 
olkazm aydigan  izolator  b o iish i  kerak.  Eng  yuqorigi  to ld irilg an   energiya 
zonasi  atomdagi  valent  sathdan  hosil  b o lg a n i  uchun  uni  valent  zona 
deyiladi.  U ndan  yuqoridagi  OK  da  butunlay  tolatilm ag an   zonani 
olkazuvchanlik  zonasi  deyiladi.  Ammo  m utlaq  nol  (OK)  dan  yuqori  har 
qanday  tem peraturada  valent  zona  yuqori  chegarasidagi  elektronlarning 
bir  qismi  issiqlik  harakati  energiyasi  hisobiga  olkazuvchanlik  zonasiga 
o lib   oladi  va  elektr  m aydon  ta ’sirida  tokda  qatnashadigan  b o iad i. 
Ularni  olkazuvchanlik  elektronlari  yoki  erkin  elektronlar  deyiladi. 
Valent  zonada  elektronlar  tashlab  ketgan  holatlar  o ‘zini  +e  zaryadli  va 
muayyan  mp  massali  zarralar  sifatida  tutadi.  U larni  kovaklar  deyiladi. 
Kovaklar  tokda  qatnasha  oladigan  harakatchan  zarralardir.
Y arim olkazgichning  olkazuvchanligi
5. 
Y arim olkazgichlar  va  dielektriklar  orasidagi  farq  valent  zona  bilan 
olkazuvchanlik  zonasi  orasidagi  taqiqlangan  zona  Eg  kengligiga  bo giiq. 
Y arim olkazgichlarda  taqriban 
Eg  <   3 e V  
b o lsa ,  dielektriklarda  Eg>3eV
b o iib ,  dielektrikning  valent  zonasidan  yuqorigi  zonaga  elektronlarning 
chiqib  olish  ehtimolligi  juda  kam,  binobarin,  dielektriklarda  tok 
o lk azish d a  qatnashadigan  zaryad  tashuvchilar  deyarli  yo‘q  darajada  oz 
b o iad i.  Dielektrik  —  izolator.
hollari.
CT =   e n /jn  + epjup
(1.3)
10

6. 
Energiya  zonalari  nazariyasi  m etallar  va  yarim olkazgichlarning 
elektr  xossalari  farqlarini  quyidagicha  tushuntiradi: 
1)  metallarda 
olkazuvchanlik  elektronlari  (erkin  elektronlar)  atom lar  soni  tartibida,
binobarin,  «   1022s m -3  zichlikka  ega.  Toza  yarim olkazgichlarda  bunday 
elektronlar  zichligi  (masalan,  toza  kremniyda  300  К  da  u  «   10
10
  sm~3) 
metalldagiga 
nisbatan 
milliardlarcha 
m arta 
kam, 
binobarin, 
yarim olkazgichlarning  olkazuvchanligi  shu  tartibda  kichik  b o iad i.  2) 
M a'lum ki,  tem peratura  oshgan  sayin  metallning  qarshiligi  ortib  boradi. 
Buning  sababi,  bu  holda  atom lar  tebranishlari  kuchayib,  olkazuvchanlik 
elektronlari  harakatiga  qarshiligi  ortib  boradi,  ya’ni  ularning  tok 
yolialishida 
harakatchanligi 
/ /   kamayadi, 
am m o  olkazuvchanlik
elektronlari 
zichligi 
o ‘zgarmay 
qoladi. 
[(1.2) 
ifodaga 
q.]. 
Y arim olkazgichlarda 
tem peratura 
ortib  borganda  valent 
zonadan 
olkazuvchanlik  zonasiga  o lib   olgan  elektronlar  soni,  binobarin,  valent 
zonada  harakatchan  kovaklar  soni  ham  tez  ortib  boradi,  ularning 
harakatchanligi  nisbatan  kam  o ‘zgaradi. 
Oqibatda  tem peraturaning 
ortishi  yarim olkazgichlar  olkazuvchanligi  tez  ortishiga  sabab  b o iad i.
Yuqorida  bayon  qilingan  mulohazalar  ideal  kristallga  tegishli  edi. 
Ammo, 
haqiqiy  kristallarda 
tuzilish 
va  tarkibning 
ideal 
holdan 
chetlanishidan  iborat  nuqsonlar  mavjud  b oiad i.
1.6.  Kristall  yarimolkazgichlarda  nuqsonlar
Haqiqiy  kristallarda  tuzilish 
va 
tarkibga  oid  nuqsonlarning  mavjud 
b oiishi  elektronlar  energiya  spektrining  zonaviy  tuzilishida  o ‘zgarishlar 
paydo  boiishiga  sababchi  b oiadi.  Nuqsonlar  asosiy  atom lar  zichligidan
ancha  kam  va  ancha  kichik  hajmni  egallaydi, 
umumiy 
tuzilishi 
va 
mexanik  xossalari  saqlanib 
qoladi.
Agar 
kristalldagi
nuqsonlar  miqdori  kichik 
b o isa,  bu  holda  ular  bir- 
biridan 
ancha 
uzoqda 
joylashgan  va  bir-biri  bilan 
ta ’sirlashmaydigan  b oiadi.
Bunday  nuqsonlarni  ma-
binobarin,  kristallning
1.7—rasm. 
Kristall 
panjarasining 
aw im  
joylarda  buzilishi:
a — p a n j a r a   t u g u n i d a n   a t o m   k e t i b   q o l g a n ;  
b —a s o s i y   a t o m   o ' m i n i   k i r i s h m a   a t o m i   e g a ! ta g j ; i  
d  ~  k i r i s h m a   a t o m   t u g u n l a r   o r a s i d a   j o y l a s h q
II

halliy  (lokal)  nuqsonlar  deyiladi.  N uqson  yaqinida  elektron  (kovak) 
uchun  mahalliy  holat  paydo  bo‘ladi.  Mahalliy  nuqsonlar  holida  bunday 
holatlar  bir  xil  b o ‘ladi.  Nuqson  yaqinidagi  mahalliy  holatlarda  turgan 
elektronlar 
elektr 
o ‘tkazuvchanlikda 
qatnashmaydi. 
Demak, 
nuqsonlarning  elektronlar  uchun  hosil  qilgan  mahalliy  energiya  sathlari 
yarim o‘tkazgich  kristallining  ta ’qiqlangan  zonasida  joylashgan  b o ‘lishi 
kerak.  N uqsonlar  kristallarni  o ‘stirish  jarayonida  ishtirok  qiladi  va 
ularning  xossalariga  ta ’sir  ko‘rsatadi.
G eom etrik  nuqtayi  nazardan  nuqsonlar  nuqtaviy,  chizig‘iy,  yassi, 
hajmiy  va  sirtiy  nuqsonlar  guruhlariga  ajratiladi.
Nuqtaviy  nuqsonlarga  geometrik  o'lcham lari  atom   o ich am lari 
tartibida  b o ‘lgan  kristall  panjarasi  nuqsonlari,  jum ladan,  atom lar  tashlab 
ketgan  panjara  tugunlari  vakansiyalar  (bo‘sh  o ‘rinlar)  va  tugunlar  orasiga 
joylashib  olgan  atomlar,  kristall  sirtiga  yopishib  olgan  (adsorbsiyalangan) 
yot  atomlar,  alohida  joylashgan  va  2-4  atom dan  tashkil  topgan 
birikmalar  misol  b o ‘la  oladi.  Kirishmalar  atom lari  ham   shu  tur 
nuqsonlardandir.
Term odinamik 
m uvozanat 
sharoitida 
ham m a 
vaqt 
kristallda 
vakansiyalar  mavjud  bo‘ladi.  Atom  o ‘z  tugunidan  ketib  tugunlar  orasiga 
joylashib  olgan  holda  vakansiya  bilan  tugunlar  orasidagi  atom   jufti 
vujudga  keladi.  Uni  Frenkel  nuqsoni  yoki  Frenkel ju fti  deyiladi.  Atomlar 
panjara  tugunlarini  tashlab  ketgach,  kristall  sirtiga  chiqib  olishi  va  yangi 
qatlam  tashkil  qilishi  mumkin.  Bu  holda  panjaraning  b o ‘sh  qolgan  tuguni 
(vakansiya)  Shotki  nuqsoni  deyiladi.  Ionlardan  tashkil  topgan  kristallarda 
anion  va  kation  vakansiyalari  teng  m iqdorda  hosil  b o ‘ladi.  Ularni  ham  
Shotki  nuqsonlari  deyiladi.
Vakansiyalarning  paydo  b o lish i  tem peraturaga,  ularning  hosil  b o ‘lishi 
energiyasiga  bog‘liq  bo‘ladi.
Agar  tugunlarda  turgan  atom lar  zichligi    bo ‘lsa,  Shotki  nuqsoni 
(vakansiya)  hosil  bo‘lishi  energiyasi  Ev  b o ‘lsa,  u  holda  bunday  nuqsonlar 
zichligi
nv  = N   exp{ -E v  / kT )


Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   36


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2017
ma'muriyatiga murojaat qiling