Yarim o`tkazgichli tuzilmalar turlari reja: yarim o`tkazgichlar haqida ma`LUMOT yarim o`tkazgichlar tuzilmalari

YARIM O`TKAZGICHLI TUZILMALAR TURLARI
REJA:
1.YARIM O`TKAZGICHLAR HAQIDA MA`LUMOT
2. YARIM O`TKAZGICHLAR TUZILMALARI
3. YARIM O`TKAZGICHLAR TURLARI

Bir qator xususiyatlarga ega bo'lgan yarimo'tkazgichli qurilmalar vakuumli qurilmalardan foydalanishni afzal ko'radi, elektron texnologiyalarda tobora ko'proq foydalanilmoqda. So'nggi yillarda yarimo'tkazgichli elektronika taraqqiyoti bilan ajralib turadigan yangi fizik printsiplarga asoslangan qurilmalar ishlab chiqildi.

Yarimo'tkazgichlar tarkibiga ko'plab kimyoviy elementlar, masalan, kremniy, germaniy, indiy, fosfor va boshqalar, ko'pchilik oksidlar, sulfidlar, selenidlar va telluridlar, ba'zi qotishmalar va bir qator minerallar kiradi. Akademik A.F.Ioffening fikricha, “yarimo‘tkazgichlar bizni o‘rab turgan deyarli butun noorganik olamdir”.
Yarimo'tkazgichlar kristall, amorf va suyuq. Yarimo'tkazgich texnologiyasida odatda faqat kristalli yarimo'tkazgichlar qo'llaniladi (asosiy moddaning 1010 atomiga bitta nopoklik atomidan ko'p bo'lmagan aralashmalar bo'lgan yagona kristallar). Odatda, yarim o'tkazgichlarga elektr o'tkazuvchanligi bo'yicha metallar va dielektriklar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan moddalar kiradi (shuning uchun ularning nomi kelib chiqishi). Xona haroratida ularning elektr o'tkazuvchanligi 10-8 dan 105 S / m gacha (metalllar uchun - 106-108 S / m, dielektriklar uchun - 10-8-10-13 S / m). Yarimo'tkazgichlarning asosiy xususiyati haroratning oshishi bilan elektr o'tkazuvchanligini oshirishdir (metalllar uchun u tushadi). Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi sezilarli darajada tashqi ta'sirlarga bog'liq: isitish, radiatsiya, elektr va magnit maydonlar, bosim, tezlashtirish, shuningdek, hatto kichik miqdordagi aralashmalarning tarkibiga. Yarimo'tkazgichlarning xossalari qattiq jismlarning tarmoqli nazariyasi yordamida yaxshi tushuntiriladi.
Barcha moddalarning atomlari yadro va yadro atrofida yopiq orbita bo'ylab harakatlanadigan elektronlardan iborat. Atomdagi elektronlar qobiqlarga guruhlangan. Yarimo'tkazgichli qurilmalarni yaratish uchun ishlatiladigan asosiy yarimo'tkazgichlar - kremniy va germaniy, tetraedral kristall panjaraga ega (u muntazam uchburchak piramida shakliga ega) (16.1-rasm). Ge strukturasining tekislikka proyeksiyasi rasmda ko'rsatilgan. 16.2. Kristaldagi har bir valentlik elektron, ya'ni atomning tashqi, to'ldirilmagan qobig'ida joylashgan elektron nafaqat o'ziga tegishli, balki qo'shni atom yadrosiga ham tegishli. Kristal panjaradagi barcha atomlar bir-biridan bir xil masofada joylashgan va kovalent bog'lar orqali bog'langan (kovalent - bu ikki atomning bir juft valent elektronlari orasidagi bog'lanish, 16.2-rasmda u ikkita chiziq bilan ko'rsatilgan). Bu aloqalar kuchli; ularni sindirish uchun siz tashqaridan energiyani qo'llashingiz kerak.
Elektron energiyasi W diskret yoki kvantlangan, shuning uchun elektron faqat uning energiyasiga mos keladigan orbita bo'ylab harakatlanishi mumkin. Elektron energiyasining mumkin bo'lgan qiymatlari diagrammada energiya darajalari bo'yicha ko'rsatilishi mumkin (16.3-rasm). Orbita yadrodan qanchalik uzoq bo'lsa, elektronning energiyasi shunchalik katta bo'ladi va uning energiya darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Energiya darajalari elektronlar uchun taqiqlangan energiyaga mos keladigan II bantlar bilan ajratiladi (taqiqlangan chiziqlar). Qattiq jismdagi qo'shni atomlar bir-biriga juda yaqin bo'lganligi sababli, bu energiya darajalarining siljishi va bo'linishiga olib keladi, natijada ruxsat etilgan deb ataladigan energiya zonalari hosil bo'ladi (16.3-rasmda I, III, IV). Ruxsat etilgan bantlarning kengligi odatda bir necha elektron voltga teng. Energiya bandida ruxsat etilgan darajalar soni kristalldagi atomlar soniga teng. Har bir ruxsat etilgan zona ma'lum bir energiya maydonini egallaydi va mos ravishda zonaning pastki va shipi deb ataladigan minimal va maksimal energiya darajalari bilan tavsiflanadi.
Elektronlar bo'lmagan ruxsat etilgan zonalar erkin (I) deb ataladi. 0 K haroratda elektronlar bo'lmagan va undan yuqori haroratda ular bo'lishi mumkin bo'lgan erkin zona o'tkazuvchanlik zonasi deb ataladi.
U valentlik zonasi (III) ustida joylashgan - to'ldirilgan zonalarning yuqori qismida joylashgan bo'lib, unda barcha energiya darajalari 0 K haroratda elektronlar tomonidan egallangan.
Tarmoq nazariyasida qattiq jismlarning metallar, yarim o'tkazgichlar va dielektriklarga bo'linishi valentlik zonasi va o'tkazuvchanlik zonasi orasidagi tarmoqli bo'shlig'iga va ruxsat etilgan energiya zonalarini to'ldirish darajasiga asoslanadi (16.4-rasm). DWa tarmoqli bo'shlig'i ichki elektr o'tkazuvchanligining faollashuv energiyasi deb ataladi. Metall uchun DWa = 0 (16.4-rasm, a); shartli ravishda, DWa ≤ 2 eV bilan kristall yarim o'tkazgich (16.4.6-rasm), DWa ≥ 2 eV bilan - dielektrik (16.4-rasm, v). Yarimo'tkazgichlar uchun DWa qiymati nisbatan kichik bo'lgani uchun elektronga issiqlik harakati energiyasi bilan taqqoslanadigan energiyani berish kifoya, shunda u valentlik zonasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi. Bu yarimo'tkazgichlarning o'ziga xosligini tushuntiradi - harorat oshishi bilan elektr o'tkazuvchanligining oshishi.
Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi. o'z elektr o'tkazuvchanligi. Moddaning elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi uchun uning tarkibida erkin zaryad tashuvchilar bo'lishi kerak. Metalllardagi bunday zaryad tashuvchilar elektronlardir. Yarimo'tkazgichlarda elektronlar va teshiklar mavjud.
Ichki yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligini (i-tipi), ya'ni aralashmalari bo'lmagan va kristall panjarada strukturaviy nuqsonlar bo'lmagan moddalarni (bo'sh tugunlar, panjara siljishi va boshqalar) 0 K haroratda ko'rib chiqaylik. , bunday yarimo'tkazgichda bepul zaryad tashuvchilar yo'q. Biroq, haroratning oshishi bilan (yoki boshqa energiya effekti, masalan, yorug'lik bilan) kovalent bog'lanishlarning bir qismi uzilishi va valentlik elektronlari erkin bo'lib, atomini tark etishi mumkin (16.5-rasm). Elektronning yo'qolishi atomni musbat ionga aylantiradi. Bog'larda, elektron bo'lgan joyda, bo'sh ("bo'sh") joy - teshik paydo bo'ladi. Teshikning zaryadi musbat va mutlaq qiymatda elektronning zaryadiga teng.

Erkin joy - teshik - qo'shni atomning valent elektroni bilan to'ldirilishi mumkin, uning o'rnida kovalent bog'lanishda yangi teshik hosil bo'ladi va hokazo. Shunday qilib, teshiklar ham valentlik elektronlari harakati bilan bir vaqtda harakatlanadi. Shuni yodda tutish kerakki, kristall panjarada atomlar tugunlarda "qattiq" o'rnatiladi. Elektronning atomdan chiqib ketishi ionlanishga olib keladi va teshikning keyingi siljishi "harakatsiz" atomlarning ketma-ket ionlanishini anglatadi. Elektr maydoni bo'lmasa, o'tkazuvchanlik elektronlari xaotik termal harakatni amalga oshiradi. Agar yarimo'tkazgich tashqi elektr maydoniga joylashtirilsa, elektronlar va teshiklar xaotik termal harakatda ishtirok etishda davom etib, maydon ta'sirida harakatlana boshlaydi (drift) elektr tokini hosil qiladi. Bunday holda, elektronlar elektr maydonining yo'nalishiga qarshi harakat qiladi va teshiklar musbat zaryad sifatida maydon yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi. Yarimo'tkazgichning kovalent bog'lanishning buzilishi natijasida yuzaga keladigan elektr o'tkazuvchanligi ichki elektr o'tkazuvchanligi deyiladi.

Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligini tarmoqli nazariyasi yordamida ham tushuntirish mumkin. Unga muvofiq 0 K haroratda valentlik zonasining barcha energiya darajalarini elektronlar egallaydi. Agar elektronlarga tashqaridan DWa faollashuv energiyasidan kattaroq energiya berilsa, valentlik elektronlarining bir qismi o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadi va u erda ular erkin yoki o'tkazuvchan elektronlarga aylanadi. Elektronlarning valentlik zonasidan chiqib ketishi tufayli unda teshiklar hosil bo'ladi, ularning soni, tabiiyki, qolgan elektronlar soniga teng. Teshiklarni energiyasi valentlik zonasi darajalarining energiyasiga mos keladigan elektronlar egallashi mumkin. Shuning uchun valentlik zonasida elektronlar harakati teshiklarning teskari yo'nalishda harakatlanishiga olib keladi. Elektronlar valentlik zonasida harakat qilsa-da, odatda teshiklarning harakatini hisobga olish qulayroqdir.
"O'tkazuvchan elektron - o'tkazuvchanlik teshigi" juftligini hosil qilish jarayoni zaryad tashuvchilarning juftligini hosil qilish deb ataladi (16.6-rasmda 1). Aytishimiz mumkinki, yarim o'tkazgichning ichki elektr o'tkazuvchanligi "o'tkazuvchan elektron - o'tkazuvchanlik teshigi" juftlarini hosil qilish natijasida yuzaga keladigan elektr o'tkazuvchanligidir. Teshik elektron bilan to'ldirilgan bo'lsa, hosil bo'lgan elektron-teshik juftlari yo'q bo'lib ketishi mumkin: elektron erkin bo'lmaydi va harakat qilish qobiliyatini yo'qotadi va atom ionining ortiqcha musbat zaryadi neytrallanadi. Bunday holda, teshik ham, elektron ham bir vaqtning o'zida yo'qoladi. Elektron va teshikni qayta birlashtirish jarayoni rekombinatsiya deb ataladi (16.6-rasmda 2). Rekombinatsiyani tarmoqli nazariyasiga muvofiq, elektronlarning o'tkazuvchanlik zonasidan valentlik zonasidagi bo'sh joylarga o'tishi deb hisoblash mumkin. E'tibor bering, elektronlarning yuqori energiya darajasidan pastki darajaga o'tishi yorug'lik kvantlari (fotonlar) shaklida chiqariladigan yoki termal tebranishlar (fononlar) shaklida kristall panjaraga o'tkaziladigan energiyaning chiqishi bilan birga keladi. ). Bir juft zaryad tashuvchilarning o'rtacha ishlash muddati zaryad tashuvchilarning ishlash muddati deb ataladi. Zaryad tashuvchining ishlash muddati davomida bosib o'tgan o'rtacha masofa zaryad tashuvchining diffuziya uzunligi deb ataladi (Lp, - teshiklar uchun, Ln - elektronlar uchun).
Doimiy haroratda (va boshqa tashqi ta'sirlar bo'lmaganda) kristal muvozanat holatida bo'ladi: hosil bo'lgan zaryad tashuvchilar juftlari soni rekombinatsiyalangan juftliklar soniga teng. Birlik hajmdagi zaryad tashuvchilar soni, ya'ni ularning kontsentratsiyasi elektr o'tkazuvchanligining qiymatini belgilaydi. Ichki yarimo'tkazgich uchun elektron kontsentratsiyasi ni teshik konsentratsiyasi pi (ni = pi) ga teng.
Nopoklik elektr o'tkazuvchanligi. Agar yarimo'tkazgichga nopoklik kiritilsa, u o'zining elektr o'tkazuvchanligiga qo'shimcha ravishda nopoklikka ega bo'ladi. Nopoklik elektr o'tkazuvchanligi elektron yoki teshik bo'lishi mumkin. Misol tariqasida, mishyak kabi besh valentli elementning nopokligi sof germaniyga (tetravalent element) kiritilgan holni ko'rib chiqing (16.7-rasm, a). Mishyak atomi germaniyning kristall panjarasida kovalent bog'lar orqali bog'langan. Ammo bog'da faqat to'rtta mishyak valentlik elektronlari ishtirok etishi mumkin va beshinchi elektron mishyak atomi bilan kamroq kuchli bog'langan "qo'shimcha" bo'lib chiqadi. Ushbu elektronni atomdan yirtib tashlash uchun kamroq energiya talab qilinadi, shuning uchun u xona haroratida ham kovalent bog'lanishda teshik qoldirmasdan o'tkazuvchan elektronga aylanishi mumkin. Shunday qilib, kristall panjaraning joyida musbat zaryadlangan nopoklik ioni paydo bo'ladi va kristallda erkin elektron paydo bo'ladi. Atomlari erkin elektronlar beradigan aralashmalar donor (donorlar) deb ataladi.
Shaklda. 16.7b da donor nopokligi bo'lgan yarimo'tkazgichning energiya tasmasi diagrammasi ko'rsatilgan. O'tkazuvchanlik zonasining pastki qismiga yaqin bo'lgan tarmoqli bo'shlig'ida ruxsat etilgan energiya darajasi (nopoklik, donor) yaratiladi, uning ustida 0 K ga yaqin haroratda "qo'shimcha" elektronlar joylashgan. Elektronni nopoklik darajasidan o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish elektronni valentlik zonasidan o'tkazishga qaraganda kamroq energiya talab qiladi. Donor sathidan o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismigacha bo'lgan masofa donorlarning ionlanish (aktivlanish) energiyasi DWand deb ataladi.

Yarimo'tkazgichga donor nopokligini kiritish erkin elektronlarning kontsentratsiyasini sezilarli darajada oshiradi, teshiklarning kontsentratsiyasi esa ichki yarimo'tkazgichda bo'lgani kabi qoladi. Bunday nopok yarimo'tkazgichda elektr o'tkazuvchanligi asosan elektronlar hisobiga bo'lib, u elektron deb ataladi va yarim o'tkazgichlar n-tipli yarim o'tkazgichlar deb ataladi. n-tipli yarim o'tkazgichlarda elektronlar ko'pchilik zaryad tashuvchilardir (ularning konsentratsiyasi yuqori), teshiklar esa kichikdir.

Agar germaniyga uch valentli elementning aralashmasi (masalan, indiy) kiritilsa, indiyning germaniy bilan sakkiz elektronli kovalent bog'lanish hosil qilishi uchun bitta elektron yetarli bo'lmaydi. Bitta havola bo'sh qoladi. Haroratning biroz oshishi bilan qo'shni germaniy atomining elektroni to'ldirilmagan valent bog'lanishga o'tib, o'z o'rnida teshik qoldirishi mumkin (16.8-rasm, a), u ham elektron bilan to'ldirilishi mumkin va hokazo. Shunday qilib, teshik, xuddi yarimo'tkazgichda harakat qiladi. Nopoklik atomi manfiy ionga aylanadi. Atomlari qo'zg'alish paytida qo'shni atomlarning valentlik elektronlarini qabul qilishga, ularda teshik hosil qilishga qodir bo'lgan aralashmalar qabul qiluvchi yoki qabul qiluvchi deyiladi.
Shaklda. 16.8b da qabul qiluvchi nopokligi bo'lgan yarimo'tkazgichning energiya tasmasi diagrammasi ko'rsatilgan. Valentlik zonasining yuqori qismiga yaqin bo'lgan tarmoqli bo'shlig'ida nopoklik energiya darajasi (qabul qiluvchi) hosil bo'ladi. 0 K ga yaqin haroratlarda bu daraja erkin bo'ladi, harorat ko'tarilgach, uni valentlik zonasidagi elektron egallashi mumkin, bunda elektron ketganidan keyin teshik hosil bo'ladi. Valentlik zonasining yuqori qismidan akseptor darajasigacha bo'lgan masofa DW va a akseptorlarning ionlanish (aktivlanish) energiyasi deb ataladi. Yarimo'tkazgichga qabul qiluvchi nopoklikning kiritilishi teshik konsentratsiyasini sezilarli darajada oshiradi, elektron kontsentratsiyasi esa ichki yarimo'tkazgichda bo'lgani kabi qoladi. Ushbu nopoklik yarimo'tkazgichda elektr o'tkazuvchanligi asosan teshiklar tufayli yuzaga keladi, u teshik deb ataladi va yarimo'tkazgichlar p tipidagi yarimo'tkazgichlardir. P tipidagi yarimo'tkazgichlar uchun teshiklar asosiy zaryad tashuvchilar, elektronlar esa kichikdir.



Tashqi yarimo'tkazgichlarda, tashqi elektr o'tkazuvchanligi bilan bir qatorda, ozchilik tashuvchilari mavjudligi sababli ichki o'tkazuvchanlik ham mavjud. Nopoklik yarimo'tkazgichdagi ozchilik tashuvchilarning konsentratsiyasi ko'pchilik tashuvchilarning konsentratsiyasi ortishi bilan bir necha marta kamayadi, shuning uchun n-tipli yarimo'tkazgichlar uchun nnpn = nipi = ni2 = pi2 munosabati, p tipidagi yarimo'tkazgichlar uchun esa o'rinli bo'ladi. bo'ladi va pn - asosiy konsentratsiyasi, a pp va np - yarimo'tkazgichlar n va p-tipdagi mos ravishda ozchilik zaryad tashuvchilarning kontsentratsiyasi.
Nopoklik yarimo'tkazgichning o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi ko'pchilik tashuvchilarning kontsentratsiyasi bilan belgilanadi va qanchalik yuqori bo'lsa, ularning konsentratsiyasi shunchalik katta bo'ladi. Amalda, ko'pincha yarimo'tkazgichda donor va qabul qiluvchi aralashmalar mavjud bo'lganda sodir bo'ladi. Keyin elektr o'tkazuvchanligining turi konsentratsiyasi yuqori bo'lgan nopoklik bilan aniqlanadi. Nd donorlari va Na qabul qiluvchilarning kontsentratsiyasi teng bo'lgan yarimo'tkazgich (Nd = Na)) kompensatsiyalangan deb ataladi.
Siz, yosh do'stim, radioelektronikaning barcha sohalarida texnik inqilobning zamondoshisiz. Uning mohiyati shundan iboratki, elektron quvurlar yarimo'tkazgichli qurilmalar bilan almashtirildi va ular endi mikrosxemalar bilan ko'proq olomon.
Yarimo'tkazgichli qurilmalar "armiyasi" ning eng xarakterli vakillaridan biri - tranzistorning ajdodi 1922 yilda sovet radiofizigi O. V. Losev tomonidan ixtiro qilingan ishlab chiqaruvchi detektor deb ataladi. Yarim o'tkazgichli kristall bo'lib, unga qo'shni ikkita sim - o'tkazgichlar ma'lum sharoitlarda elektr tebranishlarini hosil qilishi va kuchaytirishi mumkin edi. Ammo keyin, kamchiliklar tufayli, u elektron chiroq bilan raqobatlasha olmadi. Transistor deb ataladigan vakuum trubkasi uchun munosib yarimo'tkazgich 1948 yilda amerikalik olimlar Brattain, Bardin va Shokli tomonidan yaratilgan. Mamlakatimizda yarimo‘tkazgichli qurilmalarni rivojlantirishga A.F.Ioffe, L.D.Landau, B.I.Davidova, V.E. Loshkarev va boshqa bir qator olimlar va muhandislar, ko'plab tadqiqot guruhlari.
Zamonaviy yarimo'tkazgich qurilmalarida sodir bo'ladigan hodisalarning mohiyatini tushunish uchun biz yarim o'tkazgichning tuzilishini "ko'rib chiqishimiz", unda elektr tokining paydo bo'lish sabablarini tushunishimiz kerak. Ammo bundan oldin, atomlarning tuzilishi haqida gapirgan birinchi suhbatning o'sha qismini eslab qolsangiz yaxshi bo'lardi.

YARIMOQCHILAR VA ULARNING XUSUSIYATLARI

Sizga eslatib o'taman: elektr xossalari bo'yicha yarimo'tkazgichlar oqim o'tkazgichlari va o'tkazmaydiganlar o'rtasida o'rta o'rinni egallaydi. Men aytilganlarga qo'shimcha qilamanki, o'tkazgichlar va o'tkazmaydiganlar guruhlariga qaraganda ko'proq moddalar yarim o'tkazgichlar guruhiga tegishli. Texnikada amaliy qo'llanilishini topgan yarimo'tkazgichlarga germaniy, kremniy, selen, mis oksidi va boshqa ba'zi moddalar kiradi. Ammo yarimo'tkazgichli qurilmalar uchun asosan faqat germaniy va kremniy ishlatiladi.
Yarimo'tkazgichlarni tok o'tkazgichlari va o'tkazmaydiganlardan ajratib turadigan eng xarakterli xususiyatlari nimada? Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi atrof-muhit haroratiga juda bog'liq. Juda past haroratlarda, mutlaq nolga yaqin (-273 ° C) ular elektr tokiga nisbatan izolyator sifatida harakat qiladilar. Aksariyat o'tkazgichlar, aksincha, bu haroratda supero'tkazuvchiga aylanadi, ya'ni. oqimga deyarli qarshilik ko'rsatmaydi. Supero'tkazuvchilarning harorati oshishi bilan ularning elektr tokiga qarshiligi ortadi, yarim o'tkazgichlarning qarshiligi esa kamayadi. Supero'tkazuvchilarning elektr o'tkazuvchanligi yorug'lik ta'sirida o'zgarmaydi. Yarimo'tkazgichlarning yorug'lik ta'sirida elektr o'tkazuvchanligi, fotoo'tkazuvchanlik deb ataladigan narsa ortadi. Yarimo'tkazgichlar yorug'lik energiyasini elektr tokiga aylantira oladi. Supero'tkazuvchilar umuman bunday emas. Yarimo'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi ularga ba'zi boshqa elementlarning atomlari kiritilganda keskin ortadi. Supero'tkazuvchilarning elektr o'tkazuvchanligi ularga aralashmalar kiritilganda kamayadi. Yarimo'tkazgichlarning bu va boshqa ba'zi xususiyatlari nisbatan uzoq vaqt davomida ma'lum bo'lgan, ammo ular nisbatan yaqinda keng qo'llanila boshlandi.
Ko'pgina zamonaviy yarim o'tkazgich qurilmalarining boshlang'ich materiali bo'lgan germaniy va kremniyning qobig'ining tashqi qatlamlarida to'rtta valentlik elektron mavjud. Hammasi bo'lib germaniy atomida 32 ta, kremniy atomida esa 14 ta elektron bo'ladi.Ammo ularning qobig'ining ichki qatlamlarida joylashgan germaniy atomining 28 ta elektroni va kremniy atomining 10 ta elektroni yadrolar va yadrolar tomonidan mustahkam ushlab turiladi. hech qanday holatda ulardan chiqmaydi. Ushbu yarimo'tkazgichlar atomlarining faqat to'rtta valentlik elektronlari erkin bo'lishi mumkin va hatto har doim ham bo'lmaydi. Esingizda bo'lsin: to'rtta! Kamida bitta elektronni yo'qotgan yarimo'tkazgich atomi musbat ionga aylanadi.
Yarimo'tkazgichda atomlar qat'iy tartibda joylashtirilgan: har bir atom to'rtta bir xil atom bilan o'ralgan. Bundan tashqari, ular bir-biriga juda yaqin joylashganki, ularning valentlik elektronlari barcha qo'shni atomlar atrofida o'tib, ularni bitta moddaga bog'laydigan yagona orbitalarni hosil qiladi. Yarimo'tkazgich kristalidagi atomlarning bunday munosabati rasmda ko'rsatilganidek, tekis sxema shaklida ifodalanishi mumkin. 72, a. Bu erda "+" belgisi bo'lgan katta to'plar shartli ravishda elektron qobig'ining ichki qatlamlari (musbat ionlar) bo'lgan atomlarning yadrolarini va kichik sharlar - valentlik elektronlarini tasvirlaydi. Ko'rib turganingizdek, har bir atom to'rtta bir xil atomlar bilan o'ralgan. Atomlarning har biri har bir qo'shni ikkita valent elektron bilan bog'langan, ulardan biri "o'z", ikkinchisi esa "qo'shni" dan olingan. Bu ikki elektronli yoki valentlik bog'lanishdir. Eng kuchli aloqa!
O'z navbatida, har bir atomning elektron qobig'ining tashqi qatlami sakkizta elektronni o'z ichiga oladi: to'rtta o'z va to'rtta qo'shni atomdan bittadan. Bu erda atomdagi valentlik elektronlarining qaysi biri "o'z" va qaysi biri "begona" ekanligini ajratib bo'lmaydi, chunki ular odatiy holga aylangan. Germaniy yoki kremniy kristalining butun massasidagi atomlarning bunday bog'lanishi bilan yarimo'tkazgich kristalini bitta katta molekula deb hisoblash mumkin.
Yarimo'tkazgichdagi atomlarning o'zaro bog'lanishi diagrammasi ravshanlik uchun uni rasmda bo'lgani kabi tasvirlash orqali soddalashtirilishi mumkin. 72b. Bu erda ichki elektron qobiqli atomlarning yadrolari plyus belgisi bo'lgan doiralar shaklida, atomlararo bog'lanishlar esa valentlik elektronlarini ifodalovchi ikkita chiziq sifatida ko'rsatilgan.
Bizning maqolamizda yarimo'tkazgichlar, ularning xususiyatlari va qo'llanilishi misollari ko'rib chiqiladi. Ushbu materiallar radiotexnika va elektronikada o'z o'rniga ega. Ular dielektrik va o'tkazgich o'rtasidagi narsadir. Aytgancha, oddiy shisha ham yarimo'tkazgich deb hisoblanishi mumkin - normal holatda u oqim o'tkazmaydi. Ammo kuchli isitish (deyarli suyuqlik holatiga) bilan xususiyatlarning o'zgarishi sodir bo'ladi va shisha o'tkazgichga aylanadi. Ammo bu alohida misol; boshqa materiallar biroz boshqacha.