Yarimo'tkazgichlar - bu moddalar sinfi bo'lib, ularda harorat oshishi bilan o'tkazuvchanlik oshadi va elektr qarshiligi pasayadi. Bu yarimo'tkazgichlar metallardan tubdan farq qiladi.

Odatda yarimo'tkazgichlar germaniy va kremniyning kristallari bo'lib, ulardagi atomlar kovalent bog' bilan birlashtirilgan. Yarimo'tkazgichlarda har qanday haroratda erkin elektronlar mavjud. Tashqi ta'sir ostida erkin elektronlar elektr maydoni elektron o'tkazuvchanlik oqimini yaratib, kristallda harakatlanishi mumkin. Kristal panjaraning atomlaridan birining tashqi qobig'idan elektronning chiqarilishi bu atomning musbat ionga aylanishiga olib keladi. Ushbu ionni qo'shni atomlardan birining elektronini ushlash orqali neytrallash mumkin. Bundan tashqari, elektronlarning atomlardan musbat ionlarga o'tishi natijasida elektron etishmayotgan joy kristalida xaotik harakatlanish jarayoni sodir bo'ladi. Tashqi tomondan, bu jarayon deb ataladigan musbat elektr zaryadining harakati sifatida qabul qilinadi teshik.

Kristal elektr maydoniga joylashtirilganda, teshiklarning tartibli harakati sodir bo'ladi - teshik o'tkazuvchanlik oqimi.

Ideal yarim o'tkazgich kristalida elektr toki teng miqdordagi manfiy zaryadlangan elektronlar va musbat zaryadlangan teshiklarning harakati natijasida hosil bo'ladi. Ideal yarim o'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik ichki o'tkazuvchanlik deb ataladi.

Yarimo'tkazgichlarning xususiyatlari juda ko'p aralashmalar tarkibiga bog'liq. Nopokliklar ikki xil - donor va qabul qiluvchi.

Elektronlarni beradigan va elektron o'tkazuvchanlikni yaratadigan aralashmalar deyiladi donor(asosiy yarim o'tkazgichnikidan kattaroq valentlikka ega bo'lgan aralashmalar). Elektron kontsentratsiyasi teshiklar konsentratsiyasidan oshib ketadigan yarim o'tkazgichlar n-tipli yarim o'tkazgichlar deb ataladi.

Elektronlarni ushlab turadigan va shu bilan o'tkazuvchan elektronlar sonini ko'paytirmasdan mobil teshiklarni yaratadigan aralashmalar deyiladi qabul qiluvchi(asosiy yarim o'tkazgichnikidan kamroq valentlikka ega bo'lgan aralashmalar).

Past haroratlarda akseptor nopokligi bo'lgan yarimo'tkazgich kristalidagi asosiy oqim tashuvchilari teshiklar bo'lib, elektronlar asosiy tashuvchilar emas. Teshiklarning konsentratsiyasi o'tkazuvchanlik elektronlari konsentratsiyasidan oshib ketadigan yarim o'tkazgichlar teshikli yarim o'tkazgichlar yoki p tipidagi yarim o'tkazgichlar deb ataladi. Har xil turdagi o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan ikkita yarim o'tkazgichning aloqasini ko'rib chiqing.

Ko'pchilik tashuvchilarning o'zaro tarqalishi ushbu yarim o'tkazgichlarning chegarasi orqali sodir bo'ladi: elektronlar n-yarimo'tkazgichdan p-yarimo'tkazgichga, teshiklar esa p-yarimo'tkazgichdan n-yarimo'tkazgichga tarqaladi. Natijada, n-yarimo'tkazgichning kontaktga tutash qismi elektronlar bilan tugaydi va unda yalang'och aralashma ionlari mavjudligi sababli ortiqcha musbat zaryad hosil bo'ladi. Teshiklarning p-yarimo'tkazgichdan n-yarim o'tkazgichga o'tishi p-yarimo'tkazgichning chegara hududida ortiqcha manfiy zaryad paydo bo'lishiga olib keladi. Natijada, qo'sh elektr qatlami hosil bo'ladi va asosiy zaryad tashuvchilarning keyingi tarqalishiga to'sqinlik qiladigan kontaktli elektr maydoni paydo bo'ladi. Bu qatlam deyiladi qulflash.

Tashqi elektr maydoni to'siq qatlamining elektr o'tkazuvchanligiga ta'sir qiladi. Yarimo'tkazgichlar manbaga rasmda ko'rsatilganidek ulangan bo'lsa. 55, keyin tashqi elektr maydoni ta'sirida asosiy zaryad tashuvchilar - n-yarimo'tkazgichdagi erkin elektronlar va p-yarimo'tkazgichdagi teshiklar - yarimo'tkazgichlar interfeysiga bir-biriga qarab harakat qiladi, p-n qalinligi esa. birikma kamayadi, shuning uchun uning qarshiligi pasayadi. Bunday holda, oqim kuchi tashqi qarshilik bilan cheklanadi. Tashqi elektr maydonining bu yo'nalishi to'g'ridan-to'g'ri deyiladi. P-n-o'tishning to'g'ridan-to'g'ri ulanishi oqim kuchlanishining xarakteristikasi bo'yicha 1-bo'limga to'g'ri keladi (57-rasmga qarang).

Turli xil muhitdagi elektr toki tashuvchilari va oqim kuchlanish xususiyatlari Jadvalda jamlangan. 1.

Yarimo'tkazgichlar manbaga rasmda ko'rsatilganidek ulangan bo'lsa. 56, keyin n-yarimo'tkazgichdagi elektronlar va p-yarimo'tkazgichdagi teshiklar tashqi elektr maydoni ta'sirida chegaradan o'tadi. qarama-qarshi tomonlar. To'siq qatlamining qalinligi va shuning uchun uning qarshiligi ortadi. Tashqi elektr maydonining bu yo'nalishi bilan - teskari (blokirovka) faqat kichik zaryad tashuvchilari interfeys orqali o'tadi, ularning kontsentratsiyasi asosiylarga qaraganda ancha past va oqim amalda nolga teng. Pn birikmasining teskari kiritilishi oqim kuchlanishining xarakteristikasi bo'yicha 2-bo'limga to'g'ri keladi (57-rasm).

Yeryutkin Evgeniy Sergeevich
Oliy malaka toifali fizika o'qituvchisi, №1360 o'rta maktab, Moskva

Agar siz to'g'ridan-to'g'ri ulanishni amalga oshirsangiz, u holda tashqi maydon blokirovka maydonini neytrallashtiradi va oqim asosiy zaryad tashuvchilar tomonidan amalga oshiriladi.

Guruch. 9. p-n birikmasi to'g'ridan-to'g'ri ulanish bilan ()

Bunday holda, ozchilik tashuvchilarning oqimi ahamiyatsiz, u amalda mavjud emas. Shuning uchun p-n birikmasi elektr tokining bir tomonlama o'tkazuvchanligini ta'minlaydi.

Guruch. 10. Harorat ortishi bilan kremniyning atom tuzilishi

Yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi elektron-teshik bo'lib, bunday o'tkazuvchanlik ichki o'tkazuvchanlik deb ataladi. Supero'tkazuvchilar metallardan farqli o'laroq, harorat oshishi bilan erkin zaryadlar soni ko'payadi (birinchi holatda, u o'zgarmaydi), shuning uchun yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi va qarshilik pasayadi.

Yarimo'tkazgichlarni o'rganishda juda muhim masala - ulardagi aralashmalarning mavjudligi. Va nopokliklar mavjud bo'lsa, nopoklik o'tkazuvchanligi haqida gapirish kerak.

O'tkazilgan signallarning kichik o'lchamlari va juda yuqori sifati yarimo'tkazgichli qurilmalarni zamonaviy elektron texnologiyalarda juda keng tarqalgan holga keltirdi. Bunday qurilmalarning tarkibi nafaqat aralashmalar bilan yuqorida aytib o'tilgan kremniyni, balki, masalan, germaniyni ham o'z ichiga olishi mumkin.

Ushbu qurilmalardan biri diod - oqimni bir yo'nalishda o'tkaza oladigan va boshqasiga o'tishiga to'sqinlik qiladigan qurilma. U boshqa turdagi yarimo'tkazgichni p yoki n tipidagi yarim o'tkazgich kristaliga implantatsiya qilish orqali olinadi.

Guruch. 11. Diagrammada diodning belgilanishi va mos ravishda uning qurilmasining diagrammasi

Endi ikkita p-n birikmasi bo'lgan boshqa qurilma tranzistor deb ataladi. U nafaqat oqim oqimining yo'nalishini tanlash, balki uni aylantirish uchun ham xizmat qiladi.

Guruch. 12. Tranzistor strukturasining sxemasi va mos ravishda elektr pallasida belgilanishi ()

Shuni ta'kidlash kerakki, zamonaviy mikrosxemalar diodlar, tranzistorlar va boshqa elektr qurilmalarning ko'plab kombinatsiyalaridan foydalanadi.

Yoniq keyingi dars elektr tokining vakuumda tarqalishini ko'rib chiqamiz.

1. Tixomirova S.A., Yavorskiy B.M. Fizika ( ning asosiy darajasi) M.: Mnemosin. 2012 yil
2. Gendenshteyn L.E., Dik Yu.I. Fizika 10-sinf. M .: Ileksa. 2005 yil
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fizika. Elektrodinamika M.: 2010

1. Qurilmalarning ishlash tamoyillari ().
2. Fizika va texnologiya entsiklopediyasi ().

1. Yarimo'tkazgichda elektron o'tkazuvchanlikka nima sabab bo'ladi?
2. Yarimo'tkazgichning ichki o'tkazuvchanligi nima?
3. Yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanligi haroratga qanday bog'liq?
4. Donor nopoklik bilan qabul qiluvchi nopoklik o'rtasidagi farq nima?
5. * a) galliy, b) indiy, v) fosfor, d) surma aralashmasi bilan kremniyning o'tkazuvchanligi qanday?

Yarimo'tkazgichlar o'tkazgichlar va elektr tokini o'tkazmaydiganlar o'rtasida elektr o'tkazuvchanligida oraliq o'rinni egallaydi. Yarimo'tkazgichlar guruhiga o'tkazgichlar va o'tkazmaydiganlar guruhlariga qaraganda ko'proq moddalar kiradi. Topilgan yarimo'tkazgichlarning eng xarakterli vakillari amaliy foydalanish texnologiyada germaniy, kremniy, selen, tellur, mishyak, mis oksidi va juda ko'p miqdordagi qotishmalar va kimyoviy birikmalar. Atrofimizdagi dunyoning deyarli barcha noorganik moddalari yarim o'tkazgichlardir. Tabiatda eng keng tarqalgan yarimo'tkazgich kremniy bo'lib, u yer qobig'ining 30% ni tashkil qiladi.

Yarimo'tkazgichlar va metallar o'rtasidagi sifat farqi, birinchi navbatda, qarshilikning haroratga bog'liqligida namoyon bo'ladi. Haroratning pasayishi bilan metallarning qarshiligi pasayadi. Yarimo'tkazgichlarda, aksincha, haroratning pasayishi bilan qarshilik kuchayadi va yaqinlashadi mutlaq nol ular amalda izolyatorga aylanadi.

Yarimo'tkazgichlarda erkin zaryad tashuvchilarning konsentratsiyasi harorat oshishi bilan ortadi. Yarimo'tkazgichlarda elektr tokining mexanizmini erkin elektron gaz modeli doirasida tushuntirib bo'lmaydi.

Germaniy atomlarining tashqi qobig'ida to'rtta erkin bog'langan elektron mavjud. Ular valent elektronlar deb ataladi. Kristal panjarada har bir atom eng yaqin to'rtta qo'shni bilan o'ralgan. Germaniy kristalidagi atomlar orasidagi bog'lanish kovalentdir, ya'ni u juft valent elektronlar orqali amalga oshiriladi. Har bir valentlik elektron ikkita atomga tegishli. Germaniy kristalidagi valentlik elektronlari metallarga qaraganda atomlar bilan ancha kuchli bog'langan; shuning uchun yarimo'tkazgichlarda xona haroratida o'tkazuvchanlik elektronlarining konsentratsiyasi metallarga qaraganda ko'p marta past bo'ladi. Germaniy kristalida mutlaq nolga yaqin haroratda barcha elektronlar bog'lanish hosil bo'lishi bilan shug'ullanadi. Bunday kristall elektr tokini o'tkazmaydi.

Harorat ko'tarilgach, valent elektronlarning bir qismi parchalanish uchun etarli energiya olishi mumkin kovalent aloqalar. Keyin kristallda erkin elektronlar (o'tkazuvchan elektronlar) paydo bo'ladi. Shu bilan birga, bog'lanishning uzilish joylarida elektronlar bilan band bo'lmagan bo'sh joylar hosil bo'ladi. Ushbu bo'sh ish o'rinlari "teshiklar" deb ataladi.

Berilgan yarimo'tkazgich haroratida vaqt birligida ma'lum miqdordagi elektron-teshik juftlari hosil bo'ladi. Shu bilan birga, teskari jarayon davom etmoqda - erkin elektron teshikka duch kelganida, germaniy atomlari orasidagi elektron aloqa tiklanadi. Bu jarayon rekombinatsiya deb ataladi. Elektromagnit nurlanish energiyasi tufayli yarimo'tkazgich yoritilganda ham elektron-teshik juftlari hosil bo'lishi mumkin.

Agar yarimo'tkazgich elektr maydoniga joylashtirilsa, unda tartiblangan harakatda nafaqat erkin elektronlar, balki musbat zaryadlangan zarrachalar kabi harakat qiladigan teshiklar ham ishtirok etadi. Demak, yarimo'tkazgichdagi tok I elektron I n va teshik I p oqimlarining yig'indisiga teng: I = I n + I p.

Yarimo'tkazgichdagi o'tkazuvchanlik elektronlarining kontsentratsiyasi teshiklarning kontsentratsiyasiga teng: n n = n p. O'tkazuvchanlikning elektron-teshik mexanizmi faqat toza (ya'ni, aralashmalarsiz) yarim o'tkazgichlarda o'zini namoyon qiladi. U o'ziga xos deb ataladi elektr o'tkazuvchanligi yarimo'tkazgichlar.

Nopokliklar mavjud bo'lganda, yarim o'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi sezilarli darajada o'zgaradi. Masalan, aralashmalarni qo'shish fosfor kristallga aylanadi kremniy 0,001 atom foiz miqdorida qarshilikni besh martadan ortiq kattalik bilan kamaytiradi.

Nopoklik kiritilgan yarimo'tkazgich (ya'ni, bir turdagi atomlarning bir qismi boshqa turdagi atomlar bilan almashtiriladi) deyiladi. doping yoki doping.

Nopoklik o'tkazuvchanligining ikki turi mavjud, elektron va teshik o'tkazuvchanligi.

Shunday qilib, to'rt valentli doping paytida germaniy (Ge) yoki kremniy (Si) besh valentli - fosfor (P), surma (Sb), mishyak (As) nopoklik atomi joylashgan joyda qo'shimcha erkin elektron paydo bo'ladi. Bunday holda, nopoklik deyiladi donor .

To'rt valentli germaniy (Ge) yoki uch valentli kremniy (Si) ni doping qilishda - alyuminiy (Al), indiy (Jn), bor (B), galiy (Ga) - chiziqli teshik bor. Bunday aralashmalar deyiladi qabul qiluvchi .

Yarimo'tkazgich materialining bir xil namunasida bir qism p-o'tkazuvchanlikka, ikkinchisi esa n-o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi mumkin. Bunday qurilma yarimo'tkazgichli diod deb ataladi.

"Diod" so'zidagi "di" prefiksi "ikki" degan ma'noni anglatadi, bu qurilmaning ikkita asosiy "tafsiloti", bir-biriga yaqin joylashgan ikkita yarim o'tkazgich kristaliga ega ekanligini ko'rsatadi: biri p-o'tkazuvchanlikka ega (bu zona R), ikkinchisi - n - o'tkazuvchanlik bilan (bu zona P). Aslida, yarimo'tkazgichli diod - bu bitta kristall bo'lib, uning bir qismida donor nopokligi (zonasi) kiritilgan. P), boshqasiga - qabul qiluvchiga (zona R).

Batareyadan diyotga "ortiqcha" zonaga doimiy kuchlanish qo'llanilsa R va zonaga "minus" P, keyin erkin zaryadlar - elektronlar va teshiklar - chegaraga shoshiladi, pn birikmasiga shoshiladi. Bu erda ular bir-birini neytrallashtiradi, yangi zaryadlar chegaraga yaqinlashadi va diod zanjirida to'g'ridan-to'g'ri oqim o'rnatiladi. Bu diodaning to'g'ridan-to'g'ri ulanishi deb ataladi - zaryadlar u orqali intensiv ravishda harakatlanadi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan nisbatan katta oqim oqimi.

Endi biz dioddagi kuchlanishning polaritesini o'zgartiramiz, ular aytganidek, uni teskari kiritishni amalga oshiramiz - biz batareyaning "ortiqcha" qismini zonaga ulaymiz. P,"minus" - zonaga R. Erkin zaryadlar chegaradan uzoqlashadi, elektronlar "ortiqcha" ga, teshiklar - "minus" ga o'tadi va natijada pn - birikmasi erkin zaryadsiz zonaga, sof izolyatorga aylanadi. Bu shuni anglatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib, undagi oqim to'xtaydi.

Diyot orqali katta teskari oqim hali ham o'tmaydi. Chunki, asosiy erkin zaryadlardan (zaryad tashuvchilardan) tashqari - elektronlar, zonada P, va p zonasidagi teshiklar - zonalarning har birida qarama-qarshi belgining arzimas miqdordagi zaryadlari ham mavjud. Bular o'zlarining kichik zaryad tashuvchilari bo'lib, ular har qanday yarimo'tkazgichda mavjud bo'lib, unda atomlarning issiqlik harakati tufayli paydo bo'ladi va ular diod orqali teskari oqim hosil qiladi. Bu zaryadlarning nisbatan kamligi bor va teskari oqim to'g'ridan-to'g'ri zaryaddan ko'p marta kamroq. Teskari oqimning kattaligi juda bog'liq: harorat muhit, yarimo'tkazgich materiali va maydoni pn o'tish. O'tish maydonining ortishi bilan uning hajmi oshadi va natijada termal hosil bo'lishi va termal oqim natijasida paydo bo'ladigan ozchilik tashuvchilar soni ortadi. Ko'pincha CVC, aniqlik uchun, grafiklar shaklida taqdim etiladi.

Yarimo'tkazgichlarda bu elektr maydoni ta'sirida bo'lgan teshiklar va elektronlarning yo'naltirilgan harakatidir.

Tajribalar natijasida yarimo'tkazgichlarda elektr toki materiyaning uzatilishi bilan birga emasligi ta'kidlandi - ular hech qanday ta'sirga uchramaydi. kimyoviy o'zgarishlar. Shunday qilib, elektronlarni yarim o'tkazgichlarda oqim tashuvchisi deb hisoblash mumkin.

Materialning unda elektr toki hosil qilish qobiliyatini aniqlash mumkin.Bu ko'rsatkichga ko'ra o'tkazgichlar o'tkazgichlar va dielektriklar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Yarimo'tkazgichlar har xil turlari minerallar, ba'zi metallar, metall sulfidlari va boshqalar. Elektr toki yarimo'tkazgichlarda moddada bir yo'nalishda harakatlanishi mumkin bo'lgan erkin elektronlarning kontsentratsiyasi tufayli paydo bo'ladi. Metall va o'tkazgichlarni solishtirganda, ularning o'tkazuvchanligiga harorat ta'siri o'rtasida farq borligini ta'kidlash mumkin. Haroratning oshishi kamayishiga olib keladi Yarimo'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik ko'rsatkichi oshadi. Agar yarimo'tkazgichdagi harorat oshsa, u holda erkin elektronlarning harakati xaotikroq bo'ladi. Bu to'qnashuvlar sonining ko'payishi bilan bog'liq. Biroq, yarim o'tkazgichlarda, metallar bilan solishtirganda, erkin elektronlarning konsentratsiyasi sezilarli darajada oshadi. Bu omillar o'tkazuvchanlikka teskari ta'sir ko'rsatadi: to'qnashuvlar qanchalik ko'p bo'lsa, o'tkazuvchanlik qanchalik past bo'lsa, kontsentratsiya shunchalik yuqori bo'ladi. Metalllarda harorat va erkin elektronlar kontsentratsiyasi o'rtasida hech qanday bog'liqlik yo'q, shuning uchun haroratning oshishi bilan o'tkazuvchanlikning o'zgarishi bilan faqat erkin elektronlarning tartibli harakatlanish imkoniyati kamayadi. Yarimo'tkazgichlarga kelsak, konsentratsiyani oshirish ta'siri yuqoriroq. Shunday qilib, harorat qanchalik ko'p ko'tarilsa, o'tkazuvchanlik qanchalik katta bo'ladi.

Zaryad tashuvchilarning harakati va yarim o'tkazgichlarda elektr toki kabi tushuncha o'rtasida bog'liqlik mavjud. Yarimo'tkazgichlarda zaryad tashuvchilarning ko'rinishi bilan tavsiflanadi turli omillar, ular orasida materialning harorati va tozaligi ayniqsa muhimdir. Sofligi bo'yicha yarimo'tkazgichlar nopoklik va ichki bo'linadi.

Ichki o'tkazgichga kelsak, ma'lum bir haroratda aralashmalarning ta'siri ular uchun muhim deb hisoblanmaydi. Yarimo'tkazgichlarda tarmoqli bo'shlig'i kichik bo'lganligi sababli, ichki yarim o'tkazgichda haroratga yetganda, valentlik zonasi to'liq elektronlar bilan to'ldiriladi. Ammo o'tkazuvchanlik zonasi butunlay erkindir: unda elektr o'tkazuvchanligi yo'q va u mukammal dielektrik sifatida ishlaydi. Boshqa haroratlarda termal tebranishlar paytida ma'lum elektronlar potentsial to'siqni engib o'tishlari va o'tkazuvchanlik zonasida o'zlarini topishlari mumkin.

Tomson effekti

Termoelektrik Tomson effekti printsipi: harorat gradienti bo'lgan yarim o'tkazgichlarda elektr toki o'tkazilganda, Joul issiqligidan tashqari, oqim qaysi yo'nalishda o'tishiga qarab, ularda qo'shimcha issiqlik miqdori chiqariladi yoki yutiladi. .

Bir hil tuzilishga ega bo'lgan namunaning etarli darajada bir xil isitilmasligi uning xususiyatlariga ta'sir qiladi, buning natijasida modda bir hil bo'ladi. Shunday qilib, Tomson hodisasi o'ziga xos Pelte hodisasidir. Yagona farq shundaki, namunaning kimyoviy tarkibi farq qilmaydi, lekin haroratning eksantrikligi bu bir xillikni keltirib chiqaradi.

Yarimo'tkazgichlar yaxshi o'tkazgichlar va yaxshi izolyatorlar (dielektriklar) o'rtasida elektr o'tkazuvchanligi bo'yicha oraliq pozitsiyani egallagan moddalardir.

Yarimo'tkazgichlar kimyoviy elementlar (germaniy Ge, kremniy Si, selen Se, tellur Te) va birikmalardir. kimyoviy elementlar(PbS, CdS va boshqalar).

Turli yarimo'tkazgichlarda oqim tashuvchilarning tabiati har xil. Ularning ba'zilarida zaryad tashuvchilar ionlardir; boshqalarda zaryad tashuvchilar elektronlardir.

Yarimo'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi

Yarimo'tkazgichlarda ichki o'tkazuvchanlikning ikki turi mavjud: elektron o'tkazuvchanlik va yarim o'tkazgichlarda teshik o'tkazuvchanligi.

1. Yarimo'tkazgichlarning elektron o'tkazuvchanligi.

Elektron o'tkazuvchanlik tashqi ta'sirlar natijasida atomning valentlik qobig'ini tark etgan erkin elektronlarning atomlararo fazoda yo'naltirilgan harakati bilan amalga oshiriladi.

2. Yarimo'tkazgichlarning teshik o'tkazuvchanligi.

Teshik o'tkazuvchanligi valent elektronlarning juft-elektron aloqalaridagi bo'sh joylarga - teshiklarga yo'naltirilgan harakati bilan amalga oshiriladi. Neytral atomning musbat ionga (teshik) yaqin joylashgan valent elektroni teshikka tortiladi va unga sakrab tushadi. Bunda neytral atom o'rnida musbat ion (teshik), musbat ion (teshik) o'rnida neytral atom hosil bo'ladi.

Hech qanday begona aralashmalarsiz ideal toza yarimo'tkazgichda har bir erkin elektron bitta teshikning shakllanishiga to'g'ri keladi, ya'ni. oqim hosil qilishda ishtirok etuvchi elektronlar va teshiklar soni bir xil.

Bir xil miqdordagi zaryad tashuvchilar (elektronlar va teshiklar) sodir bo'ladigan o'tkazuvchanlik yarim o'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi deb ataladi.

Yarimo'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi odatda kichikdir, chunki erkin elektronlar soni kam. Nopoklarning eng kichik izlari yarimo'tkazgichlarning xususiyatlarini tubdan o'zgartiradi.

Yarimo'tkazgichlarning aralashmalar mavjudligida elektr o'tkazuvchanligi

Yarimo'tkazgichdagi aralashmalar - bu asosiy yarim o'tkazgichda bo'lmagan begona kimyoviy elementlarning atomlari.

Nopoklik o'tkazuvchanligi- bu yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi, ularning kristall panjaralariga aralashmalar kiritilishi tufayli.

Ba'zi hollarda, aralashmalarning ta'siri o'zini "teshik" o'tkazish mexanizmi amalda imkonsiz bo'lib qolishi va yarimo'tkazgichdagi oqim asosan erkin elektronlar harakati bilan amalga oshirilishida namoyon bo'ladi. Bunday yarimo'tkazgichlar deyiladi elektron yarimo'tkazgichlar yoki n-tipli yarimo'tkazgichlar(dan Lotin so'zi negativ - salbiy). Asosiy zaryad tashuvchilar elektronlar, asosiylari esa teshiklar emas. n-tipli yarimo'tkazgichlar donor aralashmalari bo'lgan yarim o'tkazgichlardir.

1. Donor aralashmalari.

Donor aralashmalari - bu elektronlarni osonlik bilan beradigan va shuning uchun erkin elektronlar sonini ko'paytiradiganlar. Donor aralashmalari bir xil miqdordagi teshiklar ko'rinmasdan o'tkazuvchanlik elektronlarini beradi.

Tetravalent germaniy Ge donor nopokligining odatiy misoli besh valentli mishyak atomlari As.

Boshqa hollarda, erkin elektronlarning harakati amalda imkonsiz bo'lib qoladi va oqim faqat teshiklarning harakati bilan amalga oshiriladi. Ushbu yarim o'tkazgichlar deyiladi teshikli yarim o'tkazgichlar yoki p tipidagi yarimo'tkazgichlar(lotincha positivus - ijobiy so'zdan). Asosiy zaryad tashuvchilar teshiklardir, asosiysi - elektronlar emas. . P tipidagi yarimo'tkazgichlar qabul qiluvchi aralashmalarga ega yarim o'tkazgichlardir.

Akseptor aralashmalari oddiy juft-elektron aloqalarini hosil qilish uchun elektronlar etarli bo'lmagan aralashmalardir.

Germaniy Ge dagi akseptor nopokligiga misol sifatida uch valentli galliy atomlari Ga keltiriladi

P-tipli va n-tipli p-n birikmasining yarimo'tkazgichlarining kontakti orqali elektr toki - p-tipli va n-tipli ikkita nopok yarimo'tkazgichning kontakt qatlami; P-n birikmasi bir xil monokristalda teshik (p) o'tkazuvchanligi va elektron (n) o'tkazuvchanligi bilan hududlarni ajratuvchi chegaradir.

to'g'ridan-to'g'ri p-n birikmasi

Agar n-yarimo'tkazgich quvvat manbaining manfiy qutbiga, quvvat manbaining musbat qutbi esa p-yarimo'tkazgichga ulangan bo'lsa, u holda elektr maydoni ta'sirida n-yarimo'tkazgichdagi elektronlar va p-yarimo'tkazgichdagi teshiklar yarimo'tkazgich interfeysiga bir-biriga qarab harakat qiladi. Elektronlar chegarani kesib o'tib, teshiklarni "to'ldiradi", pn birikmasi orqali oqim asosiy zaryad tashuvchilar tomonidan amalga oshiriladi. Natijada, butun namunaning o'tkazuvchanligi ortadi. Tashqi elektr maydonining bunday to'g'ridan-to'g'ri (o'tkazuvchanligi) yo'nalishi bilan to'siq qatlamining qalinligi va uning qarshiligi pasayadi.

Ushbu yo'nalishda oqim ikki yarim o'tkazgichning chegarasidan o'tadi.

Teskari pn birikmasi

Agar n-yarimo'tkazgich quvvat manbaining musbat qutbiga, p-yarimo'tkazgich esa quvvat manbaining manfiy qutbiga ulangan bo'lsa, u holda n-yarim o'tkazgichdagi elektronlar va p-yarimo'tkazgichdagi teshiklar ta'sir ostida. Elektr maydoni interfeysdan qarama-qarshi yo'nalishda harakat qiladi, p -n-o'tish orqali oqim kichik zaryad tashuvchilar tomonidan amalga oshiriladi. Bu to'siq qatlamining qalinlashishiga va uning qarshiligining oshishiga olib keladi. Natijada, namunaning o'tkazuvchanligi ahamiyatsiz bo'lib chiqadi va qarshilik katta.

To'siq deb ataladigan qatlam hosil bo'ladi. Tashqi maydonning bu yo'nalishi bilan elektr toki amalda p- va n-yarimo'tkazgichlarning kontaktidan o'tmaydi.

Shunday qilib, elektron-teshik o'tish bir tomonlama o'tkazuvchanlikka ega.

Oqim kuchining kuchlanish - volt - amperga bog'liqligi xarakterli p-n o'tish rasmda ko'rsatilgan (kuchlanish - oqim xarakteristikasi tekis p-n o'tish qattiq chiziq bilan ko'rsatilgan, volt - amper xarakteristikasi teskari p-n o'tish nuqta chiziq sifatida ko'rsatilgan).

Yarimo'tkazgichlar:

Yarimo'tkazgichli diod - o'zgaruvchan tokni to'g'rilash uchun u turli qarshiliklarga ega bo'lgan bitta p - n - birikmasidan foydalanadi: oldinga yo'nalishda p - n - o'tishning qarshiligi teskari yo'nalishga qaraganda ancha kam.

Fotorezistorlar - zaif yorug'lik oqimlarini ro'yxatga olish va o'lchash uchun. Ularning yordami bilan yuzalarning sifatini aniqlang, mahsulotlarning o'lchamlarini nazorat qiling.

Termistorlar - haroratni masofadan o'lchash, yong'in signalizatsiyasi uchun.