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

2. Yarimo’tkazgichlarda Xoll effekti

Endi yarimo’tkazgichlarda oqayotgan tokka magnit maydonini ta’sirini ko’ramiz, qaysiki bunda magnit maydon V zaryadlar harakat yo’nalishiga perpendikulyar qilib o’rnatilgan. Deylik, kesim yuzasi _db_ bo’lgan yarimo’tkazgich parallelepiped ko’rinishida bo’lsin. Elektr maydon u o’qi bo’ylab, magnit maydon z (Vz) o’ki bo’ylab yo’nalgan (1-rasm). Elektr maydon ta’sirida zaryad tashuvchilar Ʋ harakat yo’nalishli tezlik oladi. Bu dreyf tezlik yo’nalishi kovaklar uchun maydon bo’ylab, elektronlar uchun esa qarama-qarshi yo’nalishida bo’ladi.

3. 
   rasm. Yarimo’tkazgichlarda Xoll e. yu. k. paydo bo’lish sxemasi
   

O’tkazuvchanligi:

1. 
   kovakli ; b) elektronli ; v) aralashmali.
   

Agarda zaryad tashuvchilar kovaklar bo’lsa, unda magnit maydon (Lorents kuchi) Bz ta’sirida ular namuna qirg’oqlarini chap tomoniga og’adi va bu qirralarida musbat zaryad to’planadi, qarama- qarshi qirrasi esa kompensatsiyalanmagan manfiy zaryadlar qoladi (3-rasm).

Agarda zaryad tashuvchilar elektronlar bo’lsa, magnit maydon Bz ta’sirida ular qirg’oqlarni chap tomonida manfiy zaryadlar hosil bo’lgan holda to’planadi va qarama-qarshi qirg’oqda konpensatsiyalanmagan musbat zaryadlar to’planadi.

Harakatlanayotgan elektron yoki kovakka ta’sir qiluvchi Lorents kuchi elektron yoki kovak harakat tezligi Vd va magnit maydon induktsiyasi B ga perpendikulyar:

(7)

biroq

(8)
Shu sababli

⁽⁹⁾
ya’ni Lorents kuchi zaryad tashuvchini belgisiga bog’liq bo’lmay, u faqat maydonlar Ȇ va B yoki tok zichligi J bilan aniqlanadi. 3- rasm a va b larda tasvirlangan holatlar uchun F x o’qi bo’ylab yo’nalgan. Zaryad tashuvchilar – elektronlar va kovaklarni, agarda ularni tezligi elektr maydon E bilan aniqlansa ikkala zaryad bir tomonga og’adi.

Agarda elektr tokini oqishida kovaklar ham, elektronlar ham qatnashsa (aralash o’tkazuvchanlik, 3-rasm,) unda ko’rinish murakkablashadi. Agarda elektronlar va kovaklar harakatchanligi bir xil bo’lsa, unda plastinka yon chekkalaridagi elektronlar va kovaklar o’zaro kompensatsiyalanishi hisobiga zaryad yig’indisi 0 bo’ladi. Agarda bu tenglik bajarilmasa, ya’ni kontsentratsiya yoki bir zaryad tashuvchilar belgilari boshqasidan katta bo’lsa, unda namuna chekkalarida elektronlar va kovaklarni qisman o’zaro kompensatsiyalashadi va chekkalarda qarama-qarshi zaryadlar to’planadi, hamda 0 ga teng bo’lmaydi. Agarda yarimo’tkazgich namuna chekkalarida qarama-qarshi tomonlari zaryadlanadi (3-rasm,a,b,v), unda E_y va B_z_ga nisbatan kundalang elektr maydoni E_x- mos keluvchi potentsial farq elektr yurituvchi kuch (e.yu.k.) Ȇ hosil bo’ladi. Yarimo’tkazgichda kundalang B_z induktsiyali magnit maydonda elektr tok zichligi J_y vujudga keltiruvchi elektronlar va kovaklar o’tkazuvchanligini og’ishi natijasida elektr maydon kuchlanganligi E_x hosil bo’lish hodisasiga Xoll effekti deyiladi. Maydon E_x Xoll maydoni deyilib, unga mos e. yu.k. Xoll e.yu.k. deyiladi. Xoll maydon E_x yo’nalishi zaryad tashuvchilarni ishorasiga bog’liq. Biz ko’rgan hollarda (1-rasm, a va b ) p- namunada E_x o’ngga va chapga p- namunada bo’ladi.

Xoll e. yu. k. sonli qiymati kirishmali o’tkazuvchanlik holat uchun quyidagi tasavvurlardan aniqlash mumkin. Yarimo’tkazgichni yon chekkalarida zaryadlarni to’planish jarayoni hosil buluvchi elektr maydon kuchi qE_x Lorents kuchi F ga teng bo’lmaguncha davom etadi, bundan Xoll elektr maydon kuchlanganligi uchun quyidagi ifodani olamiz:

(5)
Bu yerda V_d = _pE_y , = _xb _bo’lib, bir jinsli magnit maydonda Xoll e. yu .k. uchun

(6)

ifodani olamiz.

Zaryad tashuvchilar (elektron va kovaklar) harakatchanligi ifodasini tok zichligi orqali ifodalab

olamiz va

(7)
(8)

hisobga olib, Xoll e.yu.k. uchun quyidagi ifodaga ega bo’lamiz.

(9)

bu yerda_d_ magnit maydon yo’nalishidan namuna qalinligi , r - zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi ( kovaklar). Quyidagini belgilab, Xoll e. yu. k. uchun

(10)

ifodani olamiz. Proportsionallik koeffitsienti R Xoll doimiysi yoki Xoll koeffitsienti deyiladi.

Yarim o’tkazgichda haqiqatda esa, zaryad tashuvchilar tezliklar bo’yicha taqsimlangan. Bu taqsimot ma’lum konkret yarimo’tkazgichda tashuvchilarni sochilish mexanizmlarga bog’lik bo’ladi, shu sababli Xoll koeffitsientining anik qiymati (9) ifodada farq qiladi. Bu farq A ko’paytma bilan ifodalanadi.

Ko’paytma A ning qiymati 1dan to 2 gacha oraliqda bo’lib, zaryad tashuvchilarni sochilish mexanizmiga bog’liq. masalan, to’yingan yarimo’tkazgich uchun A=1, kristall panjaradan issiqlik tebranishlardan tashuvchilar sochiliщi egallagan yarimo’tkazgichlarda A= 1,18, ion kirishmali yarimo’tkazgichlar uchun A = 1, 93.

Elektr o’tkazuvchanligi n-turdagi yarimo’tkazgichlar uchun Xoll elektr e. yu. k. qarama-qarshi qutbli. SHu sababli bunday yarimo’tkazgich uchun Xoll koeffitsienti boshqa ishorali bo’ladi.

Elektronlari va kovaklari deyarli bir- biriga teng bo’lgan yarimo’tkazgichlarda (masalan, xususiy yarimo’tkazgichlarda)Xoll koeffitsientining ko’rinishi ancha murrakab.

Yuqoridagilardan ko’rinib turibdiki, Xoll koeffitsienti ishorasidan yarimo’tkazgichni o’tkazuvchanligini turini va zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasini hisoblash mumkin.

Undan tashqari, Xoll koeffitsientini va solishtirma elektr o’tkazuvchanligini bilib, zaryad tashuvchilarni harakatchanligini topish mumkin. Xoll effektidan magnit maydon o’lchagichlari yaratish uchun foydalanish mumkin. Buni keyingi paragraflarda ko’ramiz.