1
33
• I fəsil •
Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı
•
xassələri
kovalent (və ya
cüt-elektron) kimyәvi rabitәsi əsasında formalaşmışdır.
Bu
rabitә necә yaranır? Nümunə olaraq silisium kristalına baxaq. Silisium IV qrup ele-
mentidir. Onun atomunun xarici elektron təbəqəsində 4 valent elektron yerləşir.
Silisium bərk halda olduqda onun hər bir atomu dörd “qonşu” atomla kristal qəfəs
yaradır. Bu zaman kristal qəfəsin hər atomunun valent elektronları qonşu atomların
valent elektronları ilə ümumi orbit (hər orbitdə iki elektron olmaqla) əmələ gətirir.
“Ümumilәşmiş” elektronlar kristal qәfәsdә atomları bir-biri ilә әlaqәlәndirәrәk,
onlar arasında kovalent vә ya cüt-elektron rabitәsi yaradır (
b
).
Yarımkeçiricilәrin mәxsusi elektrik keçiriciliyinin tәbiәti. Yarımkeçirici –
xassəsi xarici təsirlərə həssas olan maddədir. Yarımkeçirici təmizdirsə (tərkibində
kənar maddə yoxdursa), o
mәxsusi elektrik keçiriciliyinә malik olur. Məxsusi elek-
trik keçiriciliyinin iki növü var:
1. Elektron vә ya n-tip keçiricilik –
tәmiz yarımkeçiricidә sәrbәst elektronların
hәrәkәti ilә yaranan elektrik keçiriciliyidir. n – neqativ (mәnfi) mәnasında işlәdilәn
latın sözünün ilk hәrfidir.
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 vә ya p-tip keçiricilik –
tәmiz yarımkeçiricidә deşiklәrin (onun valent
elektronlarının) hәrәkәti ilә yaranan elektrik keçiriciliyidir. p – “pozitiv” (müsbәt)
mәnasında işlәdilәn latın sözünün ilk hәrfidir.
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 әlavә enerji hesabına kovalent rabitәlәri qıraraq
atomları tәrk edir. Nәticәdә, kristalda sәrbәst elektronların miqdarı kәskin artır,
yarımkeçiricinin müqavimәti isә kәskin azalır;
2)
valent elektronu atomu tәrk etdikdә kovalent rabitәdә 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 elektrik sahəsinə gə-
tirildikdə sərbəstləşmiş valent elektronlar sa-
hənin intensivlik vektorunun əksi istiqamə-
tində, müsbət yüklü deşiklər isə sahənin
intensivlik vektoru istiqamətində nizamlı “hə-
rəkət” edərək elektrik cərəyanı yaradır
(
c
).
(c)
LAYİHƏ
34
Beləliklə, yarımkeçiricidə məxsusi elektrik keçiriciliyi yaranır:
Tәmiz yarımkeçiricilәrin mәxsusi elektrik keçiriciliyi eyni miqdar sәrbәst elek-
tronlar vә deşiklәr tәrәfindәn 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 tәtbiqetmә
•
Cümlələri iş vərəqinə köçürün və onları tamamlayın.
1. Yarımkeçirici maddələrə aiddir: ...
2. Yarımkeçiricilərin məxsusi elektrik keçiriciliyi –...
3. Yarımkeçiricilərdə elektron keçiricilik – ...
4. Yarımkeçiricilərdə deşik keçiricilik – ...
Nә öyrәndiniz
Öyrәndiklәrinizi 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 elektriktrik keçiriciliyinin oxşar və fərqli xüsusiyyətləri
nədir?
Araşdırma
2
LAYİHƏ
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, ma-
yelərin, qaz və vakuumun elektrik keçiriciliyindən tamamilə
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 dəyi-
şər?
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)
LAYİHƏ