Yarim o‘tkazgichlarning elektrofizik xossalari - Физика - Рефераты

Информация о документе

Цена	2000UZS
Размер	3.2MB
Покупки	0
Дата загрузки	07 Ноябрь 2026
Расширение	docx
Раздел	Рефераты
Предмет	Физика

Yarim o‘tkazgichlarning elektrofizik xossalari

Купить

YARIM O'TKAZGICHLARNING
ELEKTROFIZIK XOSSALARI
Reja:
I. Kirish.
II. Asosiy qism.
1. Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi.
2. O'tkazgichlar, yarim o'tkazgichlar, izolyatorlar.
3. Yarimo’tkazgichlarni ele ktrofizik xususiyatlari.
III. Xulosa.
IV. Foydalanilgan adabiyotlar.

Kirish
Yarimo'tkazgichlar o tkazuvchanligi ʻ
jihatidan metall va dielektriklar orasidagi
moddalar bo lib, ʻ
o z
fizik xususiyatlarini turli tashqi ta sirlar (masalan ʻ ʼ
yoritish,
isitish va hokazo) natijasida keng intervalda
o zgartira
olish xususiyatiga ega. ʻ
Yarimo tkazgichlar
ʻ elektronika va mikroelektronikada juda
keng
qo llanilib, zamonaviy elektr jihozlarning deyarli ʻ
hammasi
- kompyuterlardan tortib to uyali aloqa
telefonlarigacha
barchasi yarimo tkazgichli texnologiyaga ʻ
asoslangan.
Eng keng qo llaniladigan yarimo tkazgich ʻ ʻ
modda kremniy bo lib,
boshqa moddalar ham keng ʻ
qo llaniladi.
ʻ
Yarimo tkazgichlar
ʻ — elektr tokini yaxshi o tkazuvchi ʻ
moddalar
(o tkazgichlar, asosan, metallar) va elektr tokini ʻ
amalda
o tkazmaydigan moddalar (dielektriklar) orasidagi ʻ
oraliq
vaziyatni egallaydigan moddalar. Mendeleyev davriy
sistemasida
II, III, IV, V va VI guruhlarda joylashgan
ko pchilik
elementlar. ularning bir qator birikmalari ʻ
yarimo'tkazgichlar
jumlasiga kiradi. Ya.da ham
metallardagi
kabi elektr o tkazuvchanlik elektronlarning ʻ

harakati tufayli yuzaga keladi. Biroq elektronlarning
harakatlanish
sharoitlari metallar va Ya.da turlicha bo ladi. ʻ
Ya.
quyidagi asosiy xususiyatlarga ega: Ya.ning elektr
o tkazuvchanligi
temperatura ko tarilishi bilan ortib boradi ʻ ʻ
(mas,
temperatura 1 K ga ortganda Ya.ning solishtirma
o tkazuvchanligi
16—17 marta ortadi); Ya.ning elektr ʻ
o tkazuvchanligida
erkin elektronlardan tashqari atom bilan ʻ
bog langan
elektronlar ham ishtirok etadi (ba zi hollarda ʻ ʼ
bog langan
elektronlar asosiy rol o ynaydi); sof Ya.ga oz ʻ ʻ
miqdorda
qo shilma kiritib, uning o tkazuvchanligini ʻ ʻ
keskin
o zgartirish mumkin (mas, 0,01% qo shilma ʻ ʻ
kiritilganda
Ya. ning o tkazuvchanligi 10000 marta ortib ʻ
ketadi).
Past
tralarda Ya.ning solishtirma qarshiligi juda katta
bo ladi
va amalda ular izolyator hisoblanadi, lekin ʻ
temperatura
ortishi bilan ularda zaryad tashuvchilarning
konsentratsiyasi
keskin ortadi. Mas, sof kremniyda 20°
trada
erkin elektronlar konsentratsiyasi ~1017m~3bo lsa. ʻ
700°
da 1024 m"3gacha, ya ni million martadan ko proq ʼ ʻ
ortadi.
Ya.da erkin elektronlar konsentratsiyasining traga
bunday
keskin bog likligi o tkazuvchanlik elektronlari ʻ ʻ

issiqlik harakati ta sirida hosil bo lishini ko rsatadi. ʼ ʻ ʻ
Yarimo tkazgich
kristallda atomlar valent elektronlari ʻ
yordamida
o zaro bog langan. Atomlarning issiqlik ʻ ʻ
tebranishlari
vaqtida issiqlik energiyasi valent elektronlar
orasida
notekis taqsimlanadi. Ayrim elektronlar o z atomi ʻ
bilan
bog lanishni uzib, kristallda erkin ko chib yurish ʻ ʻ
imkonini
beradigan yetarli miqdordagi issiqlik energiyasiga
ega
bo lib qolishi va erkin elektronlarga aylanishi mumkin. ʻ
Tashqi
elektr maydon bo lmaganda bu erkin elektronlar ʻ
tartibsiz
harakat qiladi. Elektr maydon ta sirida esa ʼ
maydonga
qarshi yo nalishda tartiblangan harakatga kelib, ʻ
Ya.da
tok hosil qiladi. Erkin elektronlar yuzaga keltirgan
o tkazuvchanlik
elektron yoki ptip o tkazuvchanlik deb ʻ ʻ
ataladi.
Bog langan
elektronning o z atomini "tashlab ketishi" ʻ ʻ
atomning
elektr neytralligini buzadi. unda "ketib qolgan"
elektron
zaryadiga miqdoran teng musbat zaryad — teshik
vujudga
keladi. Tashqi elektr maydon bo lmaganda ʻ
elektronlar
ham, teshiklar ham tartibsiz harakatlanadi,
tashqi
maydon bo lganda esa elektronlar maydonga qarshi, ʻ
teshiklar
maydon bo ylab ko chadi. Teshiklarning ko chishi ʻ ʻ ʻ

bilan bogliq o tkazuvchanlik teshikli yoki rtmp ʻ
o tkazuvchanlik
deyiladi. Erkin elektronlar soni bilan ʻ
teshiklar
soni bir-biriga tengligi tushunarli. Aniklanishicha,
ularning
harakatlanish tezligi ham bir xil ekan. Demak,
Ya.dagi
tok ayni vaqtda ham elektron, ham teshikli
o tkazuvchanlikdan
vujudga keladi. Bunday ʻ
elektronteshikli
o tkazuvchanlik Ya.ning xususiy ʻ
o tkazuvchanligi
deyiladi. Xususiy o tkazuvchanlik sof ʻ ʻ
Ya.da
kuzatiladi. Biroq tabiatda sof Ya. yo q. Ba zi ʻ ʼ
qo shilmalar
Ya.ni erkin elektronlar bilan boyitsa, boshqa ʻ
ba zi
qo shilmalar teshiklar bilan boyitadi. Ya.da yuzaga ʼ ʻ
keladigan
bunday o tkazuvchanlik qo shilmali ʻ ʻ
o tkazuvchanlik
deb ataladi. ʻ
Agar
asosiy Ya. atomi o rniga elementlar davriy ʻ
sistemasida
undan keyingi guruhda turgan element atomi
kiritilsa,
bu qo shilma atomning bitta valent elektroni ʻ
atomlararo
bog lanishda ishtirok etmaydi va erkin ʻ
elektronlar
safiga qo shiladi, binobarin, itip o tkazuvchanlik ʻ ʻ
ortadi.
Va, aksincha, undan oldingi o rinda turgan element ʻ
atomi
kiritilsa, atomlararo to la bog lanishda 1 ta elektron ʻ ʻ
yetishmaydi,
teshik hosil bo ladi. Bunda rtip ʻ

o tkazuvchanlik ortadi. Qo shimcha birinchi holda donor ʻ ʻ
(elektron
beruvchi) qo shilma, ikkinchi holda esa akseptor ʻ
(elektron
oluvchi) qo shilma deb ataladi. ʻ
Shunday
qilib, Ya.ning elektr o tkazuvchanligi xususiy va ʻ
aralashmali
o tkazuvchanliklar yig indisidan iborat bo ladi. ʻ ʻ ʻ
Yuqori
tralarda xususiy o tkazuvchanlik, past tralarda esa ʻ
qo shilmali
o tkazuvchanlik asosiy rol o ynaydi. ʻ ʻ ʻ

Yarim o'tkazgichlarning tuzilishi
Misol uchun yarim o'tkazgichning tipik vakili bo'lgan
germaniyni
qaraylik. Uning tartib nomeri 32 va to'rtta
elektron
qobig'i mavjud: 1-qobiqda 2 ta; 2-qobiqda 8ta, 3-
qobiqda
18 ta,4- qobiqda esa 4 ta elektron joylashgan.
Uchta
ichki qobiqdagi elektronlar turg'un bo'lib, kimyoviy
reaksiya-larda
ishtirok etmaydi. Oxirgi to'rtinchi qobiqdagi
elektronlar
esa atom yadrosi bilan juda kuchsiz bog'langan.
Aynan
shu elektronlar elementning boshqa atomlarining
nechtasi
bilan kimyoviy bog'lanishga kira olish qobiliyatini
ko'rsatib,
mazkur elementning valentligini aniqlaydi.
Shuning
uchun ham oxirgi qobiqdagi elektronlarga tashqi
yoki
valentli elektronlar deyiladi. Tashqi qobig'ida to'rtta
elektroni
mavjud bo'lgan germaniyning valentligi to'rtga
teng.
Mazkur atomga boshqa atomlar yaqinlashganida
valent
elektronlar boshqa atomning valent elektronlari bilan
oson
ta'sirlashadi va kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Atom
qobig'iga
ma'lum energiya berilganda atomnig ionlashuvi
ro'y
berishi mumkin. Aynan so'nggi qobiqdagi elektronni
ozod
qilish uchun eng kam energiya taqozo qilinadi.
Germaniy,
kremniy va yarim o'tkazgichlarning boshqa bir

qancha vakillari kristall moddalar hisoblanadi. Ularning
atomlari
ma'lum qonuniyatlarga muvofiq joylashgan
bo'ladi.

O'tkazgichlar, yarim o'tkazgichlar, izolyatorlar.
Elektronni valent zonadan o'tkazish zonasiga o'tkazish
uchun
tashqaridan malum ener¬giya berish kerak. Elektron
turg'un
holatdan (to'ldirilgan holatdan) . erkin holatga
(o'tkazish
zonasiga) o'tishda yengish kerak bo'lgan man
qilingan
zonanirtg kengligi qattiq jismlarni metallar, yarim
o'tkazgich-lar
va izolyatorlarga ajratishning asosiy
mezonlaridan
biridir. Bunga keltirilgan sxemalardan
osongina
ishonch hosil qilish mumkin. Zonalarning
elektronlar
bilan to'ldirilganligi va man qilingan zonaning
kengligiga
qarab to'rtta hoi bo'lishi mumkin. Eng yuqori
zona
elektronlar bilan qisman to'ldi¬rilgan, ya'ni unda bo'sh
sathlar
mavjud. Bu holda elektron juda kam energiya
olganda
ham shu zonaning yuqoriroq energetik sathiga
o'tishi,
ya'ni erkin bo'lib, tok o'tkazishda ishtirok etishi
mumkin.
Demak, qattiq jismda qisman to'ldirilgan zona
mavjud
bo'lsa, bu jism elektr tokini o'tkazadi. Aynan shu
xususiyat
metallarga xosdir. Agar valent zona va o'tkazish
(erkin)
zonasi bilan qisman ustma-ust tushsa ham, qattiq
jism
elektr tokini o'tkazuvchi bo'ladi. Bu Mendeleyev
elementlar
davriy sistemasidagi II guruh elementlari Be,

Mg, Ca, Zn ....larga xos xususiyatdir. Energetik sathlari
faqat
valent zona va o'tkazish zonasidan iborat qattiq
jismlar,
man qilingan zonasining kengligiga qarab
dielektriklar
va yarim o'tkazgichlarga ajratiladi. Agar
kristallning
man qilingan zonasining kengligi bir necha
elektron-volt
bo'lsa, issiqlik harakati elektronni valent
zonadan
o'tkazish zonasiga sakrata olmaydi va bunday
kristallarga
dielektriklar deyiladi. Agar man qilingan zona
uncha
katta bo'lmasa (AE~ 1 eV), elek¬tronni valent
zonadan
o'tkazish zonasiga issiqlik yoki biror boshqa ta'sir
bilan
ko'chirish mumkin. Bunday kristallarga yarim
o'tkazgich-lar
deyiladi. Masalan, germaniy uchun AE= 0,72
eV,
kremniy uchun AE=1.11 eV ni tashkil qiladi. Shunday
qilib,
o'tkazgichlar uchun man qilingan zonaning keng¬ligi
no'lga
teng, yarim o'tkazgichlar uchun 2eV dan oshmaydi,
dielektriklar
uchun esa 2eV dan katta bo'ladi.

Yarimo’tkazgichlarni elektrofizik xususiyatlari.
Zamonaviy elektronika qurilmalari yarim o‘tkazgichli
materiallardan
tayyorlanadi. Yarim o‘tkazichlar kristall ,
amorf
va suyuq bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli texnikada
asosan
kristall yarim o‘tkazgichlar (10 10
asosiy modda
tarkibida
bir atomdan ortiq bo‘lmagan kiritma
monokristallari)
qo‘llaniladi. Odatda yarim o‘tkazgichlarga
solishtirma
elektr o‘tkazuvchanligi metallar va dielektriklar
oralig‘ida
bo‘lgan yarim o‘tkazgichlar kiradi (ularning
nomi
ham shundan kelib chiqadi). Xona temperaturasida
ularning
solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi 10 -
8
dan
10 5
gacha
Sm/m (metrga Simens)ni tashkil etadi.
Metallarda
=10 6
-10 8
Sm/m, dielektriklarda esa =10 -8
-10 -
13
Sm/m.
Yarim o‘tkazgichlarning asosiy xususiyati
shundaki,
temperatura ortgan sari ularning solishtirma
elektr
o‘tkazuchanligi ham ortib boradi, metallarda esa
kamayadi.
Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi
yorug‘lik
bilan nurlantirish va hatto juda kichik kiritma
miqdoriga
bog‘liq. Yarim o‘tkazgichlarning xossalari qattiq
jism zona nazariyasi bilan
tushuntiriladi.

Har bir qattiq jism ko‘p sonli bir-biri bilan kuchli o‘zaro
ta’sirlashayotgan
atomlardan tarkib topgan. Shu sababli bir
bo‘lak
qattiq jism tarkibidagi atomlar majmuasi yagona
tuzilma
deb qaraladi. Qattiq jismda atomlar bog‘liqligi
atomning
tashqi qobig‘idagi elektronlarni juft bo‘lib
birlashishlari
(valent elektronlar) natijasida yuzaga keladi.
Bunday
bog‘lanish kovalent bog‘lanish deb ataladi.
Atomdagi
biror elektron kabi valent elektron energiyasi W
ham
diskret yoki kvantlangan bo‘ladi, ya’ni
elektron energetik sath deb
ataluvchi biror ruxsat etilgan
energiya
qiymatiga ega bo‘ladi. Energetik sathlar
elektronlar
uchun ta’qiqlangan energiyalar bilan ajratilgan.
Ular ta’qiqlangan zonalar deb
ataladi. Qattiq jismlarda
qo‘shni
elektronlar bir-biriga juda yaqin joylashganligi
uchun,
energetik sathlarni siljishi va ajralishiga olib keladi
va
natijada ruxsat etilgan energetik zonalar yuzaga keladi.
Energetik
zonada ruxsat etilgan sathlar soni kristaldagi
atomlar
soniga teng bo‘ladi. Ruxsat etilgan zonalar kengligi
odatda
bir necha elektron – voltga teng (elektron – volt – bu
1V
ga teng bo‘lgan potensiallar farqini yengib o‘tgan
elektronning
olgan energiyasi). Ruxsat etilgan zonadagi

minimal energiya sathi tubi (Wc), maksimal energiya
esa shipi (Wv)
deb ataladi.
1-rasmda
yarim o‘tkazgichning zona diagrammasi
keltirilgan.
Ta’qiqlangan zona kengligi  Wt yarim
o‘tkazgichning
asosiy parametri bo‘lib hisoblanadi.
1-rasm.
1
– rasm. Yarim o‘tkazgichning zona diagrammasi
Yarimo‘tkazgichlarda
taqiqlangan zona kengligi deb
ataluvchi Wg parametr
eng muhim parametr
hisoblanadi.Temperatura
ortishi bilan taqiqlangan zona
kengligi
kamayib boradi.
Elektronikada
keng qo‘llaniladigan yarim o‘tkazgichlarning
ta’qiqlangan
zona kengliklari  Wt (eV) quyidagiga teng:

germaniy uchun – 0,67, kremniy uchun – 1,12 va galliy
arsenidi
uchun -1,38.
Dielektriklarda
ta’qiqlangan zona kengligi  W т 2 eV,
metallarda
esa ruxsat etilgan zonalar bir – biriga kirib
ketgan
bo‘ladi, ya’ni mavjud emas.
Yuqoridagi
ruxsat etilgan zona o‘tkazuvchanlik zonasi deb
ataladi,
ya’ni mos energiyaga ega bo‘lgan elektronlar ,
tashqi
elektr maydoni ta’sirida yarim o‘tkazgich hajmida
harakatlanishlari
mumkin. Bunda ular elektr
o‘tkazuvchanlik
yuzaga keltiradilar. O‘tkazuvchanlik
zonasidagi
biror energiyaga mos keladigan
elektronlar o‘tkazuvchanlik elektronlari yoki erkin zaryad
tashuvchilar deb
ataladilar. Quyidagi ruxsat etilgan
zona valent zona deb
ataladi.
Absolyut
nol temperaturada (0 K) yarim o‘tkazgichning
valent
zonasidagi barcha sathlar elektronlar bilan to‘lgan,
o‘tkazuvchanlik
zonasidagi sathlar esa elektronlardan xoli
bo‘ladi.
Absolyut noldan farqli temperaturalarda
yarimo‘tkazgichda
elektron – kovak juftliklarining
generatsiya
va rekombinatsiyasi hamda kiritmalar
atomlarining
ionlashuvi va neytrallashuvi sodir bo‘ladi.

Bunda elektronlar W energiyali u yoki bu energetik
sathlarni
egallaydilar. Muvozanat holatda ( T =const)
o‘tkazuvchanlik
elektronlari va kovaklarining o‘zgarmas
konsentratsiyalari
yuzaga keladi.
2-rasm.
2-rasmda
metall, yarimo‘tkazgich va dielektrikning T= 0
Kdagi
zona diagrammalari keltirilgan.
Metallarda
o‘tkazuvchanlik zonasi valent zonasiga kirishib
ketgan
bo‘ladi. Dielektriklarda esa ta’qiqlangan zona
kengligi
bir necha elektron- voltni (elektron – volt, bu
elektron
1 V potensiallar farqidan olgan energiyasi) tashkil
etadi.
Eng keng qo‘llaniladigan yarim o‘tkazgichlarning
taqiqlangan
zona kengligi 0,5(2,5 eV ni tashkil etadi.
Energetik
sathlarning egallanganlik xolati kristallarning
elektr
o‘tkazuvchanligida namoyon bo‘ladi. Tashqi man’ba

hisobiga kristallda elektr tokni yuzaga keltirish uchun elektr
maydon
hosil qilinadi. Bu maydon elektronlarni tezlatadi va
ularni
energiyasini oshiradi. Zona diagrammasi tilida bu
jarayon elektronlarni qo‘zg‘atilishi deyiladi.
Bunda
elektronlar
dastlabki egallab turgan energetik sathidan
zonaning
boshqa yuqoriroq sathiga ko‘chadi. Elektronlar
bilan
butkul to‘lgan zonadagi elektronlar o‘z energiyalarini
o‘zgartira
olmaydilar va shu sababli elektr toki hosil
qilishda
ishtirok eta olmaydilar. Demak, T=0 K da yarim
o‘tkazgichning
elektr o‘tkazuvchanligi nolga teng
Yarimo‘tkazgichda
anion va kationni adsorblash
Ko‘pincha,
kimyoviy adsorblashda adsorblanadigan
molekula
va yarimo'tkazgich orasida zaryad tashuvchilar
almashinuvi
yuz beradi, deb hisoblanadi. Bunda sirt
zaryadlanadi.
Agar Nm adsorbent sirtining 1 sm2 yuziga
adsorblanadigan
molekulalar soni teng bo‘lsa, sirtdagi
zaryad
zichligi eNm bo‘ladi.
Xemosorblash
vaqtida elektron qattiq jismdan adsorblangan
atomga
o ‘tsa, unda manfiy ion adsorblanadi. Buni anion
adsorblash
deyiladi va u n-tur yarimo‘tkazgichda sodir
bo'ladi.
Anion adsorblashda sirtning manfiy zaryadlanishi

elektron poten- i.il cnergiyasining hajmdagiga nisbatan
sirtda
yuqori bo‘lishiga olib keladi. Binobarin, elektron
chiqishi
uchun cp ga qo'shimcha ф ' potensial lo'aiq vujudga
keladi
(3a-rasm). Adsorblash davomida ф ' kristall va
adsorbatning
Fermi sathlari Irnglashguncha ortib boradi.
Bunda
muvozanat o‘rnashadi. ф ' qo‘- '.liimcha to‘siq
balandligini
adsorblangan atomlar soni Nm aniqlaydi.
Xulosa
shuki, anion adsorblanishi natijasida elektronning
yarim-
n'tknzgichdan chiqish ishi ф ' miqdorga ortadi,
elektron
(w-tur)ning yiiiimo‘tkazgieh o ‘tkazuvchanligi
kamayadi
(3b-rasm).
3a-rasm.

3b-rasm.

Kation adsorblash p-tur yarimo‘tkazgichda yuz beradi.
Agar
yarim- o ‘tkazgichdan chiqish ishi adsorblangan
atomning
ionlanish energiya- sidan katta bo'lganda kation
adsorblanish
kuzatiladi. Bu holda kristall sirtida musbat ion
adsorblanadi.
Adsorblangan atomlar soni orta borgan sari
sirt
yaqinida sohalar pastga egiladi, 7-tur yarimo‘tkaz-
gichdan
chiqishi va uning o‘tkazuvchanligi kamayadi.
N m
= [ ɛ
2πe n0φ']
12
Puasson
tenglamasini yechib, bog‘lanish olingan. Shunga
ko‘ra,
tajribadan cp' ni aniqlab, Nm ni topib olish mumkin.
Nm
ning 3 • 1012 sm- 2 bo‘lishi hisoblab topilgan.
Asosiy
atomlar sirtdagi zichligi sm-2 deb hisoblansa, Nm
uning
1% dan kamrog‘ini tashkil qiladi. Boshqa usullar
yordamida
ham Nm qiymati aniqlanadi. Ular
uqoridagisidan
ancha katta bo‘lishi ma’lum.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. A. Teshaboyev, S. Zaynobidinov, E. A. Musayev
”Yarimotkazgichlar
va yarimotkazgichli asboblar
texnologiyasi”;
2. X.Aripov,
A.Abdullayev - “Elektronika”;
3.
H.Nig’matov – “Radioelektronika”;
4.
A.Eshbekov – “Radioelektronika asoslari”;
5. Abdullayev
G. Fizika.
6. Savelev
I.V. «Umumiy fizika kursi»
7. Savelev
I.V. «Umumiy fizika kursi»
8. Rasulmuhamedov
A.G, Kamolov J., Izbosarov
B.F.
«Umumiy fizika kursi»
9. Nazarov
O‘.Q. Umumiy fizika kursi.
10. Sivuxin
D.V. “Umumiy fizika kursi”.
11. www.ziyonet.uz

Yarim o‘tkazgichlarning elektrofizik xossalari

Купить