79
Yarımkeçiricilər. Yarımkeçiricilərin məxsusi keçiriciliyi. Yarımkeçiricilər elə maddə-
lərdir ki, onların xüsusi müqaviməti otaq temperaturunda geniş diapazonu əhatə edir:
10
10
∙ . Bu qiymət metalların xüsusi müqavimətindən 10
10
∙
böyük, dielektriklərin xüsusi müqavimətindən (
10
10
∙ ) isə kiçikdir.
Mütləq sıfıra yaxın temperaturda yarımkeçiricinin xüsusi müqaviməti çox böyükdür,
temperatur artdıqda isə onun xüsusi müqaviməti azalır
(a)
. Bunun niyə belə olduğu
yarımkeçiricilərin fiziki-kimyəvi xassəsindən irəli gəlir; onu nəzərdən keçirək.
Yarımkeçiricilər kimyəvi elementlərin dövri sistemində yığcam qrup (əsasən,
IV
VI qruplar) təşkil edir. Elm və texnikada ən çox istifadə olunan yarımkeçirici
element
germanium və
silisiumdur. Bu elementlər 4 valent elektronuna malikdir.
Ona görə də kristalda hər bir atom, məsələn, silisium atomu 4 qonşu atomla sıx ko-
valent rabitə əmələ gətirir. Yaxın atomların elektron örtükləri bir-birini örtərək cüt
elektron
rabitəsi əmələ gətirir
(b)
.
Yarımkeçirici kristalda belə rabitələr kifayət qədər güclü olduğundan orada aşağı
temperaturda, demək olar, sərbəst elektron yarana bilmir. Bu,
o deməkdir ki, aşağı tempe-
raturda yarımkeçiricinin xüsusi müqaviməti çox böyükdür və o, elektrik cərəyanını
keçirmir. Yarımkeçirici kristal xarici təsirə məruz qaldıqda, məsələn, kristalı qızdırdıqda
və ya şüalandırdıqda bəzi elektronların kinetik enerjisi o qədər artır ki, onlar rabitəni qı-
raraq atomu tərk edir
sərbəstləşir. Nəticədə yarımkeçirici maddənin kristal qəfəsinin kim-
yəvi rabitəsi qırılan hissəsində elektrik neytrallığı pozulur
elektronun tərk etdiyi yerdə
müsbət elektrik yükü artıqlığı yaranır. Elektronun rabitədə boş qoyduğu vakant yer deşik
adlanır. Deşik özünü modulu elektronun yükünə bərabər olan müsbət yük kimi aparır.
Nəticənin müzakirəsi:
Tərkibində aşqar olmayan təmiz yarımkeçiricidə temperatur artdıqda hansı yükdaşıyı-
cıların sayı daha çox olur? Niyə?
Tərkibinə aşqar vurulan yarımkeçiricinin elektrik keçiriciliyində nə dəyişiklik baş verir?
ARAŞDIRMA
1
(b)
(a)
Yarımkeçirici
Metal
O
T
ρ
Kovalent
rabitə
Maddələri elektrik keçiriciliyinə görə fərqləndirin.
Məsələ 1. Cədvəli iş vərəqinə köçürün və onu tamamlamaqla maddələri elektrik keçi-
riciliyinə görə fərqləndirin.
Maddə
Nümunə
Elektrik yükdaşıyıcıları
Temperatur artdıqca xüsusi müqaviməti
Metallar
Elektrolit məhlulu
Yarımkeçirici
Dielektriklər
LAYİHƏ
80
Elektronun boşaltdığı vakant yeri qonşu atomlardan birinin valent elektronu tutaraq
həmin yerin elektrik neytrallığını bərpa edir. Lakin elektronunu itirən başqa atomda yeni
deşik yaranır. Beləliklə, təmiz yarımkeçiricidə sərbəst elektronlar və deşiklər eyni za-
manda əmələ gəlir və onların yüklərinin modulları eyni olur. Ona görə də yarımkeçi-
ricidə elektrik sahəsi yaradıldıqda həm elektronlar, həm də deşiklər eyni zamanda, lakin
əks istiqamətlərə nizamlı hərəkət etməklə maddənin elektrik keçiriciliyini təmin edir.
Deməli,
yarımkeçiricidə elektrik cərəyanı iki növ yükdaşıyıcının, sərbəst elektronların
və deşiklərin hərəkəti nəticəsində yaranır.
Təmiz yarımkeçiricinin (tərkibində aşqar olmayan) elektrik keçiriciliyi məxsusi
keçiricilik adlanır.
Yarımkeçiricilərin aşqar keçiriciliyi. Yarımkeçiricinin elektrik keçiriciliyinə on-
ların tərkibinə vurulan aşqarlar güclü təsir edir. Aşqarın iki növü var:
donor aşqar və
akseptor aşqar.
Donor aşqar öz elektronlarını asanlıqla verərək sərbəst elektron əmələ gətirə bilən
aşqara deyilir. Bu o zaman baş verir ki, təmiz yarımkeçirici kristalına vurulan aşqarın
valent elektronlarının sayı bu kristalın valent elektronlarının sayından çox olsun. Ona
görə də donor yarımkeçiricilərdə elektronlar əsas, deşiklər isə qeyri-əsas yükdaşıyıcı-
lardır. Əsas yükdaşıyıcısı elektron olan yarımkeçiricilər n-tip yarımkeçirici adlanır.
Akseptor aşqar yarımkeçirici kristalda deşiklərin sayını artıra bilən aşqara deyilir.
Bu o zaman baş verir ki, təmiz yarımkeçirici kristalına vurulan aşqarın valent elektron-
larının sayı bu kristalın valent elektronlarının sayından az olsun. Ona görə də akseptor
yarımkeçiricilərdə deşiklər əsas, elektronlar isə qeyri-əsas yükdaşıyıcılardır. Əsas yük-
daşıyıcısı deşiklər olan yarımkeçiricilər p-tip yarımkeçirici adlanır.
Yarımkeçiricinin elektrik keçiriciliyini izah edə bilərsinizmi?
Məsələ 2. Verilən sxemləri araşdırın.
ARAŞDIRMA
2
TƏTBİQETMƏ
E
(c)
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
1
2
4
(e)
(d)
3
LAYİHƏ
81
NƏ ÖYRƏNDİNİZ?
İş vərəqinə “
yarımkeçirici”, “
məxsusi keçiricilik”, “
aşqar keçiricilik”, “
n-tip
yarımkeçirici”, “
p-tip yarımkeçirici” anlayışlarının tərif, yaxud izahlarını
qeyd edin.
Həyatla əlaqələndirin:
Yarımkeçirici termistor elektrotexnikanın, demək olar, bü-
tün sahələrində tətbiq olunan cihazdır. Onun köməyi ilə
soyuducuda firyonun, qabyuyan və paltaryuyan maşın-
larının da vakuum kamerasının, avtomobildə mühərrik
yağının və digər elektrik sistemlərinin temperaturunu mü-
əyyənləşdirmək və
tənzimləmək mümkündür
(f)
.
Termistorun iş prinsipi yarımkeçiricinin hansı xassəsinə
əsaslanmışdır?
Onun vasitəsilə temperatur necə müəyyən oluna bilər?
Ümumi şəkildə fərziyyənizi söyləyin.
(f)
Nəticənin müzakirəsi:
c
sxeminə əsasən müəyyən edin:
1) hansı yarımkeçirici kristalın sxemi təsvir edilmişdir: təmiz, yoxsa aşqarlı?
2) 1 və 2 rəqəmləri ilə nə işarə edilmişdir?
3) kristal elektrik sahəsinə gətirildikdə orada nə baş verir?
d
sxeminə əsasən müəyyən edin:
1) sxemdə nə təsvir edilmişdir?
2) 3 rəqəmi ilə nə işarə edilmişdir?
3)
Si atomuna aşqar olaraq bor (B) atomu vurulduqda hansı tip yarımkeçirici alınır?
Niyə?
e
sxeminə əsasən müəyyən edin:
1) sxemdə nə təsvir edilmişdir?
2) 4 rəqəmi ilə nə işarə edilmişdir?
3
Si atomuna aşqar olaraq stibium (
Sb) atomu vurulduqda hansı tip yarımkeçirici
alınır? Niyə?
Özünüzü qiymətləndirin:
№
Suallar
Bilirəm
zəif
orta
yaxşı
1
Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyi metalların,
qazların, elektrolit və vakuumun elektrik keçirici-
liyindən nə ilə fərqlənir?
2
Yarımkeçiricinin aşqar keçiriciliyi onun məxsusi
keçiriciliyindən fərqi nədir?
3
IV qrup yarımkeçirici kristalına
aşqar kimi V qrup
kimyəvi elementi vurularsa, o hansı
tip keçirici
olar? Niyə?
4
VII qrup yarımkeçirici kristalına aşqar kimi III qrup
kimyəvi elementi vurularsa, o hansı tip keçirici olar?
Niyə?
LAYİHƏ