Yarimo’tkazgichlarninig elektr o‘tkazuvchanligi

Yarimo’tkazgichlarninig elektr o‘tkazuvchanligi

Yarimo’tkazgichli materiallarda Om qonuni quyidagi ifodalar bilan yoritiladi:

, , (3.1)

Bu yerda:

I–tok kuchi (A), U-kuchlanish (V) va R–materialning umumiy qarshiligi (Om).

Materialning umumiy qarshiligini ya’na bir holatda quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:

(3.2)

– materialning solishtirma qarshiligi (Omsm), l – namuna uzunligi (sm), S – namunaning ko’ndalang kesim yuzasi (sm²).

Materialning solishtirma qarshiligi, materialning solishtirma o’tkazuvchanligiga teskari bog’langan bo’lib u quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

, (3.3)

Bu yerda:

-materialning solishtirma o’tkazuvchanligi (Omsm)^-1, e-elektron zaryadi (Kl), n-elektronlar konstentrastiyasi (sm^-3), –zaryad tashuvchilar harakatchanligi (sm²/Vs).

O’tkazgichlardan farqli ravishda yarimo’tkazgichli materiallarda ikki xil zaryadga ega bo’lgan–elektron () va kovaklar () tok tashishi uchun ishtirok etadi. Shuning uchun yarimo’tkazgichlarda o’tkazuvchanlik quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

(3.4)

Bu erda: n-elektronlar konstentrastiyasi, p-kovaklar konstentrastiyasi, _n, _n – elektron va kovak harakatchanligi

Elektron o’tkazuvchanlikka ega yarimo’tkazgichli materialarda np bo’lganda:

(3.5)

Kovak o’tkazuvchanlikka ega yarimo’tkazgichli materialarda pn bo’lganda:

(3.6)

Xususiy yarimo’tkazgichlarda:

n=p= n_i (3.7)

(3.8)

Bu qonun shuni ko’rsatadiki, har qanday yarimo’tkazgichli materiallarda berilgan haroratda elektron va kovaklar konstentrastiyasi ko’paytmasi ularning xususiy zaryad tashuvchilari konstentrastiyasi ko’paytmasiga teng buladi - . Bu qonun faqat termodinamik muvozanat holatida o’rinli bo’ladi. Bu (3.8) ifodani massalarning xarakatdagi qonuni deb ataladi. (3.8) ifodadan muvozanat xolatdagi n- tipli yarimo’tkazgich materialining elektronlar konstentrastiyasi aniq bo’lsa, undagi asosiy bo’lmagan kovaklar konstentrastiyasi yoki r- tip uchun undagi asosiy bo’lmagan elektronlar konstentrastiyasi ga teng buladi.

n_i – xususiy yarimo’tkazgichlarda zaryad tashuvchilar konstentrastiyasi:

(3.9)

N_c – o’tkazuvchanlik zonasida elektronlarning effektiv zichligi holati:

(3.10)

N_v – valent zonada kovaklarning effektiv zichligi holati:

(3.11)

Bu erda: , , E_g, – elektron va kovaklarning effektiv massasi, ta’qiqlangan zona energetik qiymati va Plank doimiysi ( Djs, ). Quyidagi jadvalda asosan yarim o’tkazgich materiallarda N_c, N_v va n_i lar qiymatlari keltirilgan:

Jadval - 2.1 Ba’zi bir yarimo’tkazgichli materiallarning asosiy kattaliklari

		Ge	Si	GaAs
	1sm^3 kristalldagi atomlar soni	4,4210^22	5,010^22	4,4210^22
	Atom og’irligi	72,60	28,09	144,63
	Teshilish kuchlanishi, V/sm	10^5	310^5	410^5
	Kristall strukturasi	Olmos	Olmos	Rux obmankasi
	Zichligi, g/sm^3	5,3267	2,328	5,32
	Dielektrik sindiruvchanligi	16,0	11,9	13,1
	O’tkazuvchanlik zonada elektronlarning joylashish zichligi, Nc, sm^-3	1,0410^19	2,810^19	4,710^17
	Valent zonada kovaklarning joylashish zichligi, Nv, sm^-3	6,010^18	1,0410^19	7,010^18
Elektronlarning effektiv massasi m*/m0		=1,64 =0,082	=0,98 =0,19	0,067
Kovaklarning effektiv massasi m*/m0		=0,044 =0,28	=0,16 =0,49	=0,082 =0,45
300K ta’qiqlangan zona energetik qiymati, eV		0,66	1,12	1,424
Xususiy konstentrastiyasi, sm^-3		2,410^13	1,4510^10	1,7910^6
Debay erkin yo’l uzunligi, mkm		0,68	24	2250
Solishtirma qarshiligi, Omsm		47	2,310^5	10^8
Panjara doimiysi, Å		5,64613	5,43095	5,6533
	Erish harorati, C	937	1415	1238
	Asosiy bo’lmagan tok tashuvchilar yashash vaqti, s	10^-3	2,510^-3	10^-8
	Dreyf harakatchanligi, sm^2/(Vs) elektronlarning kovaklarning	3900 1900	1500 450	8500 400
	Fononlarning o’rtacha yugurish yo’l uzunligi 0, Å	105	76 (elektron) 55 (kovak)	58
	Solishtirma issiqlik, Dj/(gC)	0,31	0,7	0,35
	300K da issiqlik o’tkazuvchanligi, Vt/(smC)	0,6	1,5	0,46
	Issiqlik diffuziya koeffitsiyenti, sm^2/s	0,35	0,9	0,44

E_g – yatimo’tkazgich materialarning ta’qiqlangan zonasining haroratga bog’liqligi quyidagi qonun orqali ifodalanadi:

(3.12)

- harorat T=0 K dagi berilgan materialning ta’qiqlangan zonasining energetik qiymati,  - harorat koeffistienti.