Elektronika mühazirələr

a) b) c)
3.2. Materialların energetik zona diaqramları.
a) keçiricilər (metallar); b) yarımkeçiricilər; c) dielektriklər üçün energetik diaqramlar.
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

Elektronların valent rabitəsindən azad olunması istilik, işıq, elektrik sahəsi
və müxtəlif növ şüalanmaların hesabına baş verə bilər. Atomlar kristal qəfəsdə
temperatura mütənasib amplitudla rəqsi hərəkətdə olur. Atomların rəqslərinin
amplitudu eyni olmadığından, 0

K böyük temperaturlarda həmişə istilik rəqslərinin
hesabına qadağan olunmuş zonanın enindən çox enerji alan hər hansı elektronların,
yəni sərbəst elektronların olması ehtimalı var, və temperatur nə qədər çox olsa belə
elektronlar bir o qədər çox olur.
Sərbəst elektronların sayı temperatur artması ilə eksponensial qanun üzrə
dəyişir
n = N
s 
· e
-∆E/2kT
, (3.1)
burada, n – sərbəst elektronların 1 sm
3
konsentrasiyası;
∆E – qadağan olunmuş zonanın eni;
T – mütləq temperatur, 

K;
k – Bolsman sabiti (1,38·10
-23
C/dər.)
N
s
– sərbəst elektronların mümkün effektiv sıxlığı. 
Əgər valent elektronu kovalent rabitəni qırıbsa və keçiricilik elektronuna
çevrilibsə, onda onun əvvəlki yerində boşluq yaranır və elektrik neytrallığı pozulur.
Beləliklə, elektrondan azad olmuş yer müsbət yükə malik olur. Valent rabitələrində
yaranan bu vakant (boş) yerlər
deşiklər
adlanır. Deşik qonşu rabitənin valent
elektronu tərəfindən doldurula bilər. Bu halda bir rabitə tutular (dolar), o biri isə
defektli olar. Deməli, deşik kristal daxilində hərəkət edə bilir, onunla birlikdə isə
müsbət yük də hərəkət edir. Sərbəst elektronun və deşiyin yaranması prosesi
yükdaşıyıcıların
generasiyası
adlanır (bu proses enerjinin udulması ilə müşayiət
edilir). Əks proses - sərbəst elektronların və deşiklərin yox olmasına gətirib çıxaran
sərbəst elektronun rabitəyə qayıtması (deşiklərdə tutulması) prosesi
yükdaşıyıcıların 
rekombinasiyası 
adlanır (bu proses enerji ayrılması ilə gedir).
Germaniumun müstəvi modeli və onda yük daşıyıcıların yaranması
mexanizmi şəkil 3.3 – də verilmişdir.
Əgər yarımkeçirici kristalı elektrik sahəsinə yerləşdirsək, onda elektron və
deşiklər biri-birinə əks istiqamətlərdə hərəkət edəcəklər və cərəyan yaradacaqlar.
Uyğun olaraq elektronlar hesabına yaranan cərəyan
elektron cərəyanı
, deşiklər
hesabına yaranan cərəyan isə 
deşik cərəyanı
adlandırılır. Onlar əks işarələrə malik
olduqlarından, ümumi cərəyan deşik və elektron cərəyanlarının cəminə bərabər
olur
j = j
n
+j
d
(3.2)
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

burada j – cərəyanın sıxlığı; j
n
- elektron cərəyanının sıxlığı; j
d 
– deşik cərəyanının
sıxlığıdır.
Elektron və deşiklər sahənin təsiri altında, sahənin gərginliyinə mütənasib
olaraq sabit sürətlə hərəkət edirlər. Mütənasiblik əmsalları 

n
və

d
uyğun olaraq
elektron və deşiklərin yürüklüyü (hərəkətliliyi) adlanır.
Om qanununa uyğun olaraq
J = 

E (3.3)
burada

- xüsusi elektrik keçiriciliyidir.
Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyi elektronların və deşiklərin
konsentrasiyasından və onların yürüklüyündən asılıdır

= q(

n 
n və

d 
p) (3.4)
Yarımkeçiricilərdə, temperatur artması ilə elektrik keçiriciliyin güclü artması
sərbəst elektronların və deşiklərin sayının artması ilə izah olunur.
(3.4) düsturu məxsusi yarımkeçirici üçün elektrik keçiriciliyinin
temperaturdan asılılığını göstərir. 
Qeyd olunduğu kimi yarımkeçiricilərdə iki tip hərəkətli yük daşıyıcıları var:
mənfi yüklü elektronlar və müsbət yüklü deşiklər. Yarımkeçiriciyə müxtəlif növ
aşqarlar daxil etdikdə, deşiklərin konsentrasiyasını artırmadan elektronların
konsentrasiyasını artırmaq, və əksinə, elektronların konsentrasiyasını artırmadan
deşiklərin konsentrasiyasını artırmaq olar.
a)
b)
Şəkil 3.3. Kimyəvi təmiz germaniumun (Ge) müstəvi modeli:
a) – mütləq sıfır temperaturda: b) T 

0

K olduqda, 
sərbəst elektronların və deşiklərin yaranması.
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

Məxsusi (təmiz) yarımkeçiricilər demək olar ki, yarımkeçirici cihazlarda
tətbiq olunmurlar, çünki az keçiriciliyə malik olurlar və birtərəfli keçiriciliyi təmin
etmirlər. Məxsusi yarımkeçiricilərdə, mütəhərrik yükdaşıyıcıları adətən,
termogenerasiya hesabına yaranırlar. Aşqarlı yarımkeçiricilər daha çox texniki
tətbiq tapmışlar. Bu tip yarımkeçiricilərdə, daxil edilmiş aşqarın növündən asılı
olaraq, ya elektronlar, ya da, deşiklər çoxluq təşkil edir. 
Ən geniş yayılmış məxsusi yarımkeçiricilər 4 - valentli Ge – germanium və
Si -silisium elementləridir. GaAs yarımkeçiriciləri də geniş tətbiq tapmışlar.
Cihazların hazırlanmasında əsasən, aşqarlı Ge, və yaxud Si istifadə olunur. Əgər Si
kristal qəfəsinə 5 valentli element, məsələn, fosfor P, arsenium As və b. daxil
edilsə, onda aşqar atomunun 4 valent elektronu 4 qonşu Si atomlarının elektronları
ilə kovalent rabitəyə girəcək, beşinci valent elektronu isə artıq qalacaq. Bu elektron
atomla zəif əlaqədə olduğundan çox asanlıqla sərbəst elektrona çevrilir. Bu halda
aşqar atomu müsbət yüklü hərəkətsiz iona çevrilir. Sərbəst elektronların sayı
artdıqca rekombinasiya ehtimalı artdığından deşiklərin sayı xeyli artır. Normal
temperaturda demək olar ki, bütün aşqar atomları hərəkətsiz müsbət ionlara
çevrilir, sərbəst elektronların sayı deşiklərin sayından xeyli çox olur (şək. 3.4.).
Elektronlar bu yarımkeçiricilərdə əsas yükdaşıyıcılar, deşiklər isə qeyri-əsas
yükdaşıyıcılar olduğundan yarımkeçirici