1
33
• I fəsil •
Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı
•
Bu rabitə necə yaranır? Nümunə olaraq silisium kristalına baxaq. Silisium IV
qrup elementidir. Onun atomunun xarici elektron təbəqəsində 4
valent elektron yer-
ləşir. Silisium bərk halda olduqda onun hər bir atomu dörd “qonşu” atomla kristal
qəfəs yaradır. Bu zaman kristal qəfəsin hər atomunun valent elektronları qonşu atom-
ların valent elektronları ilə ümumi orbit (hər orbitdə iki elektron olmaqla) əmələ
gətirir.
“Ümumiləşmiş” elektronlar kristal qəfəsdə atomları bir-biri ilə əlaqələndi-
rərək onlar arasında kovalent və ya cüt-elektron rabitəsi yaradır (
b
).
Yarımkeçiricilərin məxsusi elektrik keçiriciliyinin təbiəti. Yarımkeçirici –
sərbəst yükdaşıyıcılarının sayı xarici təsirlərdən (temperatur, işıqlanma, tərkibinə
aşqar daxil etmək və s.) asılı olan maddədir. Yarımkeçirici təmizdirsə (tərkibində
kənar maddə yoxdursa), o,
məxsusi elektrik keçiriciliyinə malik olur. Məxsusi elek-
trik keçiriciliyinin iki növü var:
1. Elektron və ya n-tip keçiricilik –
yarımkeçiricidə sərbəst elektronların hərəkəti
ilə yaranan elektrik keçiriciliyidir. n – “neqativ” (mənfi) mənasında işlədilən latın
sözünün ilk hərfidir.
Adi şəraitdə (məsələn, otaq temperaturunda) yarımkeçiricinin elektrik müqavi-
məti metalların müqavimətindən böyükdür, çünki ondakı sərbəst elektronların sayı
metallarla müqayisədə azdır. Belə yarımkeçirici elektrik sahəsinə gətirildikdə, onda-
kı sərbəst elektronlar kristal qəfəsində nizamlı hərəkət edərək elektron
keçiriciliyi
əmələ gətirir – zəif də olsa, elektrik cərəyanını keçirir. Ən yaxşı elektron keçiricilik
metallara məxsusdur.
2. Deşik və ya p-tip keçiricilik –
yarımkeçiricidə deşiklərin (onun valent elek-
tronlarının) hərəkəti ilə yaranan elektrik keçiriciliyidir. p – “pozitiv” (müsbət) mə-
nasında işlədilən latın sözünün ilk hərfidir.
Yarımkeçirici xarici təsirə məruz qaldıqda, məsələn, qızdırıldıqda onun valent
elektronlarının bir qismi böyük kinetik enerji alır. Nəticədə yarımkeçirici kristalda
eyni zamanda iki hadisə baş verir:
1) valent elektronlar aldıqları əlavə enerji hesabına kovalent rabitələri qıraraq
atomları tərk edir. Nəticədə kristalda sərbəst elektronların miqdarı kəskin artır,
yarımkeçiricinin müqaviməti isə kəskin azalır;
2)
valent elektronu atomu tərk etdikdə kovalent rabitədə deşik adlanan boş yer
yaranır. Nəticədə atom müsbət iona çevrilir. Lakin yaranan bu deşiyə qonşu atomun
kovalent rabitəsini qırmış digər valent elektronu sıçrayaraq onu doldurur – rabitə
bərpa olunur, müsbət ion yenidən neytral atoma çevrilir. Lakin bu elektron öz əvvəl-
ki yerində yeni deşik və müsbət ion yaradır. Beləliklə, valent elektronların bir-birini
əvəz edən belə ardıcıl sıçrayışları onların yarat-
dıqları deşiklər hesabına müsbət ionları da
bütün kristal boyunca “hərəkət” etdirir.
Yarımkeçirici kristal sabit elektrik döv-
rəsinə qoşulduqda sərbəstləşmiş valent elek-
tronları sahənin intensivlik vektorunun əksi isti-
qamətində, müsbət yüklü deşiklər isə sahənin
intensivlik vektoru istiqamətində nizamlı “hə-
rəkət” edərək elektrik cərəyanı yaradır
(
c
).
(c)
Valent elektronun
yerdəyişməsi
Deşiyin
yerdəyişməsi
E
34
Beləliklə, yarımkeçiricidə məxsusi elektrik keçiriciliyi yaranır:
Təmiz yarımkeçiricilərin məxsusi elektrik keçiriciliyi eyni miqdarda sərbəst
elektronlar və deşiklər tərəfindən yaranır.
1. Hansı maddələrə yarımkeçirici deyilir?
2. Yarımkeçiricilər kimyəvi elementlərin dövri sistemində hansı qrup elementləridir? Bu ele-
mentlər digər qrup elementlərindən nə ilə fərqlənir?
3. Kovalent və ya cüt-elektron rabitəsi nədir?
4. Yarımkeçiricidə elektrik cərəyanını hansı yükdaşıyıcıların nizamlı hərəkəti yaradır?
Yaradıcı tətbiqetmə
•
Cümlələri iş vərəqinə köçürün və onları tamamlayın.
1. Yarımkeçirici maddələrə aiddir: ...
2. Yarımkeçiricilərin məxsusi elektrik keçiriciliyi – ...
3. Yarımkeçiricilərdə elektron keçiricilik – ...
4. Yarımkeçiricilərdə deşik keçiricilik – ...
Nə öyrəndiniz
Öyrəndiklərinizi yoxlayın
Məsələ.
Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyinin təbiətini metallarla
müqayisə edin və
verilən cədvəli tamamlayın.
Elektrik keçiriciliyinin təbiəti
Metallar
Yarımkeçiricilər
Daxili quruluşu
...
...
Elektrik yükdaşıyıcıları
...
...
Elektrik keçiriciliyinin temperaturdan
asılılığı
Temperatur artdıqda
elektrik keçiriciliyi
azalır
...
Mütləq sıfır temperaturunda elektrik
keçiriciliyi
...
...
Elektrik keçiriciliyində maddə daşınır-
mı?
...
...
Nəticəni müzakirə edin:
Yarımkeçiricilərin və metalların elektrik keçiriciliyinin oxşar və fərqli xüsusiyyətləri
nədir?
Araşdırma
2
1
35
• I fəsil •
Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı
•
Y
ARIMKEÇİRİCİLƏRİN AŞQAR KEÇİRİCİLİYİ
1.8
Təmiz yarımkeçiricinin
tərkibinə aşqar qatılar-
sa, onun elektrik keçi-
riciliyində qeyri-adi nə
baş verər?
Yarımkeçiricilərin xassələri ilə tanış olduqda müəyyən etdiniz
ki, onların elektrik keçiriciliyi bütün mühitlərin – metalların,
elektrolitlərin, qaz və vakuumun elektrik
keçiriciliyindən tama-
milə fərqlənir. Müəyyən etdiniz ki, yarımkeçiricilərin elektrik ke-
çiriciliyi digər mühitlərlə müqayisədə
xarici təsirlərə daha həs-
saslıqla “reaksiya” göstərir: bu təsirlər nəticəsində keçiricilik
kəskin dəyişir. Belə xarici təsirlərdən biri də təmiz yarımkeçirici-
nin tərkibinə kənar maddə – aşqar qatılmasıdır.
Təmiz yarımkeçiriciyə aşqar qatıldıqda onun yükdaşıyıcılarının miqdarı necə dəyişər?
Təchizat: Si-P və Si-B birləşmələrinin atomları arasında kovalent rabitələrin sxemi.
İşin gedişi:
1. Təmiz yarımkeçirici olan
silisium kristalına (
Si – IV qrup elementi) aşqar olaraq V qrup
elementi
fosfor (
P) qatılır. Bu zaman kristalda baş verən dəyişikliyi araşdırın (
a
).
2. Təmiz yarımkeçirici olan
silisium kristalına (
Si) aşqar olaraq III qrup elementi
bor (
B)
qatılır. Kristalda baş verən dəyişikliyi araşdırın (
b
).
Nəticəni müzakirə edin:
V qrup elementi olan fosfor (
P) neçə valent elektronuna malikdir?
Silisium kristalına (
Si) aşqar olaraq fosfor (
P) qatılarsa, kristalda hansı yükdaşıyıcıların
miqdarı artar? Nə üçün?
III qrup elementi olan bor (
B) neçə valent elektronuna malikdir?
Silisium kristalına (
Si) aşqar olaraq bor (
B) qatılarsa, kristaldakı yükdaşıyıcıların miqdarı
necə dəyişər?
Araşdırma
1
(a)
(b)