Ярим ўтказгичли асбоблар

Ярим ўтказгичли асбоблар


Режа:

1. 
   Ярим ўтказгичларнинг хоссалари
   
2. 
   Ярим ўтказгичли диодлар
   
3. 
   Ярим ўтказгичли триодлар.
   

1. Ярим ўтказгичларнинг хоссалари
Ярим ўтказгичли асбоблар трактор ва автомобилларни электр жиҳозларида кенг қўлланилади. Ярим ўтказгичлар электр токи ўтказиш жиҳатидан ўтказгичлар ва изоляторлар орасидаги ўринни эггалайди. Уларнинг солиштирма қаршилиги температура, ташқи арлашмаларнинг борлиги ва бошқа омилларга қараб ўзгаради. Ярим ўтказгичларга баъзи металлар, уларнинг оксидлари, баъзи металлар қотишмаси ва сульфатли бирикмалар киради.
Ярим ўтказгичли асбобларни тайёрлашда германий ва кремнийдан кенг фойдаланилади. Германий мўрт кумушсимон кул ранг металл бўлиб, у Менделеев даврий тизимнинг тўртинчи группасига киради. Демак, бу элемент атомининг ташқи элек-
трон қобиғида тўрт валентли электрон бор. Бу электрон қўшни тўртта атом электронлари билан бирга қўш электрик боғланиш деб аталувчи боғланиш ҳосил қилади (5-расм). Бу боғланиш элементнинг кристалл панжарасидаги атомларни ушлаб туради.
Кристалдаги германийнинг ҳар бир атоми тўртта қўшни атом билан боғлиқ бўлиб қолади. Бу боғланишда мазкур ва қўшни атомлар электронларидан иккитадан қатнашади.
Мутлақо соф германийда жуда паст температурада эркин электронлар бўлмайди, яъни ташқи орбиталардаги барча электронлар қўш электрон боғланишларда қатнашади. Бундай шароитларда германий соф диэлектрик (изолятор) ҳисобланади. Бироқ электронларнинг кинетик энергияси иссиқлик ёки ёруғлик энергияси таъсирида катталашади. Уларнинг кўпчилиги атомлар билан тортишиш кучини енгиб, ўз боғланишини узади ва эркин бўлиб қолади. Электр майдони мавжудлигида эркин электронлар маълум бир йўналишда ҳаракатланади ва ярим ўтказгичда электр токи ҳосил бўлади. Ярим ўтказгичининг эркин электронлар ҳаракати ҳисобига ўтказувчанлиги электрон ўтказувчанлик ёки n типидаги ўтказувчанлик (negative-манфий) деб аталади.
Ташқи орбитадан бир ёки бир неча электрон йўқотган ярим ўтказгич атоми мусбат ион бўлади, ярим ўтказгичлардаги бундай атом тешик деб номланган. Бунда бу атомда битта электрон етишмаслигини таъкидлаб ўтиш керак. Ҳосил бўлган тешикни қўшни атом электрони тўлдириши мумкин, бунда қўшни боғланишда худди юқоридагидек электрон билан тўлдириш мумкин бўлган янги тешик ҳосил бўлади ва ҳоказо. Ярим ўтказгичда тешикнинг тартибсиз ҳаракати содир бўлади, яъни у электрон ҳаракат йўналишига қарама-қарши томонга силжийди. Аввалгидек зарядларни электронлар ташиса ҳам, бироқ уларнинг ўтиши ягона мусбат зарядларнинг қарама-қарши томонга силжишига сабаб бўлади. Тешикларнинг ҳаракати туфайли ўтказувчанлик тешикли ўтказувчанлик ёки p типидаги (positive-мусбат) ўтказувчанлик деб аталади.
Соф ярим ўтказгичда тешиклар сони эркин электронлар сонига тенг. Ўтказувчанлик икки хил ишорали бир хил сонли зарядларнинг ҳаракати билан ҳосил қилинади. Эркин электронлар кристаллда силжиб, тешикка кириб қолади ва шундай қилиб бузилган боғланишлар тикланади. Бу жараён рекомбинация деб аталади. Электрон ва тешикларнинг ўзаро қарама-қарши йўналишда силжиши натижасида электрон майдони таъсирида ярим ўтказгичда электр токи ҳосил бўлади. Соф ярим ўтказгичларнинг бундай электрон-тешикли ўтказувчанлиги, эркин электронларнинг ҳосил бўлиши ва булардан доим шу электронлар миқдорича тешиклар ҳосил бўлиши, хусусий ўтказувчанлик деб аталади. Хусусий ўтказувчанлик унча катта эмас, чунки эркин электронлар нормал шароитда ўтказгичда кўп эмас.
Ярим ўтказгичнинг ўтказувчанлигини оз миқдорда махсус аралашма қўшиб ошириш мумкин. Натижада электронлар сони билан тешиклар сони орасидаги мувозанат бузилади ва электр токи кўпинча бир хил ишорали зарядлар томонидан ҳосил қилинади. (Бу электрон ёки тешиклардан қайси бирининг кўплигига боғлиқ).
Электрон ўтказувчанлик ҳосил қилувчи аралашмалар донорлар деб аталади. Менделеев даврий системасининг тўртинчи группасига оид ярим ўтказгичлар учун донорли аралашмалар бешинчи группа элементларидан олинади. Одатда бунга сурьма, мишьяк, фосфор киради. Тешикли ўтказувчанлик ҳосил қилувчи аралашмалар акцепторлар деб аталиб, одатда улар учинчи группа элементларидан олинади. Улар ичида индий, алюминий ва бор анча кўп тарқалган.
Аралашмалар ярим ўтказгич ўтказувчанлигига қандай таъсир этиши билан танишиб чиқамиз. 6-расм, а да электрон ўтказувчанликнинг ҳосил бўлиши схемаси келтирилган. Донорли аралашма атоми беш валентли электронга, ярим ўтказгич (масалан, германий) атоми эса фақат тўрт валентли электронга эга. Аралашма атомининг тўртта электрони ва ярим ўтказгич атомининг тўртта электрони ишончли электрон боғланишни ҳосил қилади, бироқ бешинчи электрон ортиқча деб туюлади. Уни ҳатто ярим ўтказгични хона температурасигача иситиб, атомдан ажратиб олиш осон. Бу электронларга электр майдони таъсир этганда электр токи ҳосил бўлади яъни электрон ўтказувчанлик ҳосил бўлади.
6-расм, б да тешикли ўтказувчанликнинг ҳосил бўлиш схемаси кўрсатилган. Акцепторли аралашма атоми фақат уч валентли электронга эга. Бу ҳолда аралашма атомлари ва ярим ўтказгичнинг қўшни атомлари орасида фақат учта тўлдирилган боғланиш ҳосил бўлади. Тўртинчи электрон боғланиш тўлмай қолади, яъни тешик ҳосил бўлади. Уни электрон билан тўлдириш мумкин, лекин қўшни атомда электрон “кетиши” билан яна тешик ҳосил бўлади. Шундай қилиб акцепторли аралашмани қўшиш тешиклар сонининг эркин электронлар сонидан кўпайиши ва ярим ўтказгичнинг ўтказувчанлиги тешикли бўлиб қолишига олиб келади.
Агар э.ю.к. манбаи бўлмаса, унда тешиклар эркин электронлар каби ярим ўтказгичда тартибсиз силжийди, э.ю.к. таъсирида эса тартибли ҳаракатланади.