Yarimo’tkazgichlarning yana bir muhim xususiyati ular elektrik o’tkazuvchanligining temperaturaga o’ta sezgirligidir

rasm. Kirishmali yarimo’tkazgichlarda Fermi sathi holati va zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi

Past temperaturalar sohasi

Past temperaturalarda kristall panjaraning issiqlikdan tebranishning o’rtacha energiyasi Eg – ta’qiqlangan soha kengligidan juda sezilarli kichikdir, natijada bu tebranishlar valent elektronlarini qo’zg’ataolmaydilar va o’tkazuvchanlik sohasiga uzataolmaydilar.

Aktivatsiya energiyasi 0,01 eV bo’lgan donor sathlaridan elektronlarni o’tkazuvchanlik sohasiga uzatish uchun zarur bo’lgan temperaturani hsioblab ko’ramiz.
k  1,3810^{23 Дж ,}

К

Boshqa tarafdan

1kT  1,38 10^{23 Дж}

К

1Дж  6,24 10¹⁸ эВ

1kT  1,3810^23  6,24 10¹⁸эВ  8,6 10^5 эВ

T  ^Ed 

K
 ¹⁰⁰⁰ К  120К 8,6

^{Demak, temperatura 120 K ga yetganda issiqlik energiyasi} Ed ^donor sathidagi elektronlarni qo’zg’otib o’tkazuvchanlik sohasiga uzatish uchun yetarli ekan.

Bu energiya ta’qiqlangan soha kengligidan 100 marta kichikligini esdan chiqarmaslik lozim. Shu sababli, bu temperaturada faqat kirishma atomlarining elektronlarini qo’zg’otish mumkin.

Bu past temperatura sohasida n - tipli yarimo’tkazgichda Fermi sathi holatini aniqlovchi ifoda-tegishli hisoblashlardan keltirib chiqarilgan:

_{  } Ed _ KT ^ Nd<sup>3

</sup> , (1)

2 2 ^n 2(2m



pKT

₎3 / 2 ^

R-tipli yarimo’tkazgich uchun esa,


_{  } Ea _ KT ^ Nd³

 , (2)

2 2 ^n 2(2m



nKT

₎3 / 2 ^

Bu yerda ^Nd va ^Na - donor va aktseptorlar kontsentratsiyasidir.


(1)-ifodadagi Fermi sathining temperaturaga bog’liq chizmasi 5-rasmda keltirilgan.

Elektron va aktseptorli yarimo’tkazgichlardagi Fermi sathi ifodalaridan foydalanib shu yarimg’tkazgichdagi elektron va kovaklar kontsentratsiyalari ifodalariga ega bo’lamiz

 ^2m

_{) }3/ 2

• 
  Ed
  

, (3)

^{n  2Nd} ^^nKT 

_e 2 KT

 ^h2 

 ^2m

_{) }3/ 2

• 
  Ea
  

p  2Na ^{pKT }

_e 2 KT

, (4)

 _h² 




Kirishmalarning kambag’allashish sohalari

Temperatura ko’tarilishi bilan o’tkazuvchanlik sohasidagi elektronlar kontsentratsiyasi oshaboradi, donor sathlaridagi elektronlar kontsentratsiyasi kamayadi - donor sathlar kambag’allashadi.

Aktsentor sathlar ham p - tipli yarimo’tkazgichda xuddi shunday holatda bo’ladi.

Kirishmalarda elektronlar butunlay tugaganda n – tipli yarimo’tkazgichning o’tkazuvchanlik sohasida elektronlar kontsentratsiyasi ^Nd – donorlar kontsentratsiyasiga tenglashadi.

n  Nd , (5)

P-tipli yarimo’tkazgichda esa,

p  Na
, (6)

Bu holatga to’g’ri keluvchi ^T_s – temperatura Ed yoki ^Ea sathlardagi

elektron yoki kovaklarning kontsentratsiyasi oshishi bilan katta qiymatga erishadi.

Misol uchun,

Nd  10¹⁸см^3

• 
  donor kontsentratsiyasiga ega bo’lgan kremniy
  

uchun ^T_s

• 
  temperatura 150 K ga teng.
  

Yuqori temperaturalar sohasi

Bundan keyingi temperaturaning oshishida xususiy zaryad tashuvchilar, ya’ni valent soxasidan utkazuvchanlik soxasiga utgan elektronlar, faol qo’zg’olaboshlaydilar, yarimo’tkazgich xususiy yarimo’tkazgich holatiga yaqinlashaboradi, natijada Fermi sathi xususiy yarim o’tkazgichdagi Fermi sathi

holatiga

(Eg / 2)

uxshash buladi. Xususiy zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi

^Nd dan kichik bo’lganda

n  n_i  Nd

uning kiymati taxminan

 Nd

ga teng bo’lib, o’zgarmasligini saqlaydi.

Ammo yetarlicha yuqori temperaturalarda xususiy zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi na faqat ^Nd ga teng bo’ladi, balki undan sezilarli katta bo’ladi.

n_i  Nd

Bu holda

n  n_i  Nd  n_i

Bu esa yarimo’tkazgich xususiy o’tkazuvchanlikka ega bo’lishini bildiradi (6-rasm).

^T_i - temperatura ta’qiqlangan soha kengligi oshishi

bilan osha boradi.

^T_i - temperaturadan yuqori temperaturalarda, 6-rasm

kirishmali yarimo’tkazgichFermi sathi xususiy yarim o’tkazgich Fermi sathi bilan uxshash bulib,v quyidagi ifoda bilan belgilanadi.

   ^Eg  ³ KTn ^mp

2 4 m_n

tok tashuvchilar kontsentratsiyasi xususiy yarimo’tkazgichning shu temperaturadagi kontsentratsiyasiga teng bo’ladi

3 / 2

^ 2 m_nm_p KT ^

• 
  Eg _.
  

n  p  2^

_e 2 KT

^{i i} _ 2 _
h

 