Yarim o’tkazgichlarda zonalar nazariyasi

Yarim o’tkazgichlarda zonalar nazariyasi
Qattiq jismlarning zonaviy nazariyasining asosiy qoidalaridan foydalanib, nima uchun qattiq jismlar o‘tkazgichlar, yarimo‘tkazgichlar va dielektriklarga bo‘linish sabablarini ko‘rib chiqamiz. Yuqorida ko‘rib o‘tdikki, N ta atomdan tashkil topgan kristalldagi
har bir ruxsat etilgan energiyaviy zona tarkibida N ta kvaziuzlukli energiyaviy sathlar bo‘ladi. Bu sathlarda Pauli prinsipiga ko‘ra qarama-qarshi
spinli jami 2N ta elektron joylashishi mumkin. Kristalldagi elektronlarning cheklangan sonida energiyaning minimallik prinsipiga ko‘ra
elektronlar bilan avval atomlar yadrolariga eng yaqin quyi zonalar
to‘ldiriladi. Yuqori zonalar butunlay yoki qisman bo‘sh qoladi. Sathlari
alohida atomlaridagi valent elektronlar bilan butunlay yoki qisman
to‘ldirilgan eng yuqorigi zona valent zonasi hisoblanadi. Valent zonadan
keyingi qisman to‘ldirilgan yoki butunlay bo‘sh qolgan zona o‘tkazuvchanlik zonasi yoki bo‘sh zona deyiladi. Valent zonasining yuqorigi
so‘nggi sathi bilan bo‘sh zonaning pastki eng quyi sathi orasidagi
energiya farqi taqiqlangan zona hisoblanadi, ya’ni elektronlar bu oraliqdagi energiyalarga ega bo‘la olmaydi. Temperatura ortishi bilan taqiqlangan zonaning kengligining bir muncha kamayishi kuzatiladi. Buning
sababi temperaturaning ortishi bilan panjara doimiysining kattalashishib,
kristallning potensial energiyasining kamayishidir. O‘z navbatida buning
natijasida taqiqlangan zonaning kengligi kamayadi. Valent zonasining
elektronlar bilan to‘ldirilish darajasi va bu zona bilan o‘tkazuvchanlik
zonasining orasidagi taqiqlangan zonaning kengligiga qarab, qattiq
jismlar o‘tkazgichlarga, yarimo‘tkazgichlarga va dielektriklarga
bo‘linadi. Umuman, zonalarning elektronlar bilan to‘ldirilishining 7.15-
rasmda tasvirlangandek, har xil variantlari bo‘lishi mumkin.
1.Valent zona bilan o‘tkazuvchanlik zonasi qo‘shilib, gibrid zona hosil
qiladi (7.15 - a rasm). Bu gibrid zonaning quyi sathlarida elektronlar
bo‘lib, yuqorigi sathlar bo‘sh bo‘ladi. Bunday zona tuzilishiga ega bo‘lgan qattiq jismlar elektr tokini yaxshi o‘tkazadi va