Mühazirələr konspekti dosent Fərid Ağayev " Elektronika və avtomatika" kafedrası Bakı -2022

AZƏRBAYCAN DÖVLƏT
NEFT və SƏNAYE UNİVERSİTETİ

ANALOQ ELEKTRONİKA
050636-“Radiotexnika və telekommunikasiya mühəndisliyi” ixtisası üzrə təhsil alan bakalavrlar üçün
Mühazirələr konspekti
dosent Fərid Ağayev

“Elektronika və avtomatika” kafedrası

Bakı -2022
§. Yarımkeçiricilərdə keçiricilik. Aşqar keçiricilik,
keçiriciliyin zonalar nəzəriyyəsi ilə izahı.
Keçiricilik materialların elektrik xüsusiyyəti olub əslində materialda olan sərbəst elektronların sayı ilə müəyyən edilir. Bu göstərici isə hər bir materialın xüsusi müqaviməti adlanan anlayışla xarakterizə olunur.
Məlumdur ki, metallarda atom qəfəsi ilə rabitədə olmayan kifayət qədər elektronlar vardır və bu elektronlar cüzi elektrik sahəsinin təsiri ilə cərəyan keçirmək imkanına malikdirlər. Dielektriklərdə isə praktiki cəhətdən sərbəst elektronlar olmadığından onlar elektrik keçirmək xüsusiyyətinə malik deyildirlər. Metallarla dielektriklər arasında aralıq mövqe tutan yarımkeçiricilər isə IV qrup elementləri olmaqla xüsusi müqavimətləri ρ= ... [Om sm] tərtibində olan elementlərdir. Əslində yarımkeçiricilərdə də praktiki cəhətdən sərbəst elektronlar yoxdur.
Yarımkeçiricilərdə müxtəlif təsirlər nəticəsində atom qəfəsi ilə kovalent rabitədə olan elektronlar əlavə enerji alaraq rabitəni qırırlar. Buna yarımkeçiricilərdə elektron-deşik keçiriciliyinin və ya elektron-deşik cütünen yaranması deyilir. Cəldliyi az olan keçiricilərdə elektron-deşik cütünün yaranması generasiya adlanır.
Elektronların başqa deşiklərdə yer tutması isə rekombinasiya adlanır. Yaranan elektron və deşiklərin sayı eyni olduğundan onların hasilləri sabit qalır:
=const
Kvant nəzəriyyəsinə görə istənilən materialın keçiricilik xüsusiyyəti zonalar üzrə paylanmağa əsasən təyin olunur. Zonalar aşağıdakı qrafikdə olduğu kimi təsnif oluna bilər:

Metallarda qadağanedici zonanın eni sıfıra bərabər olduğu üçün burada valent zonasından birbaşa keçiricilik zonasına keçilir:
ΔW = 0
Yarımkeçiricilərdə isə yarımkeçiricinin tipindən asılı olaraq qadağanedici zonanın eni ΔW = 0.3eV – 3eV tərtibində dəyişir.
Ge – 0.72 eV Si – 1.11Ev
Dielektriklərdə isə qadağanedici zonanın eni ΔW = 3eV – 6eV arasında dəyişir.
Yarımkeçiricilərdə keçiricilik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün onlara əlavə qatqılar – aşqarlar əlavə edirlər. Hazırda yarımkeçiricilər texnologiyalarında aşqarlar kimi ya III qrup elementləri, ya da V qrup elementləri istifadə olunur. Bu halda keçiricilikləri kəskin olaraq yaxşılaşdırılmış və 2 müxtəlif keçiriciliyə malik olan yeni materiallar yaranır. Bu materialların alınması mexanizminə baxaq:
I hal: Əgər IV qrup elementlərinə III qrup elementləri əlavə olunarsa onda III qrup elementlərinin atom qəfəsində olan 3 elektron silisium atomları ilə rabitəyə girəcəkdir, lakin bir elektron çatışmadığından onun yeri boş (deşik) qalacaqdır, bu halda yeni materialda müsbət yüklərin artıqlığı yaranacaqdır ki, bu da materialın p- tip (pozitiv) adlanmasına əsas verir (şəkil 1). Bu zaman materialda müsbət yüklərin sayı kəskin artır, məsələn, əgər 1 kq silisiuma 100 mikroqram aliminium əlavə edilərsə, bu halda əsas yüklərin (deşiklərin) sayı təxminən dəfə artmış olar. P-tip yarımkeçiricidə əsas yüklər deşiklər, qeyri-əsas yüklər isə elektronlardır. Bu yarımkeçirici həm də akseptor tip yarımkeçirici adlanır.

Şəkil 1.
II hal: Əgər IV qrup elementlərinə V qrup elementləri əlavə olunarsa onda yaranan keçiricilik n-neqativ tip keçiricilik adlanır.

Hər iki halda =const bərabərliyi gözlənilməlidir.
Nəticə. Təmiz yarımkeçiricilərin məxsusi keçiriciliyi çox kiçik olduğundan onlardan istifadə əlverişli deyil. Bu elementlərin çox həssas olduqları bir parametr də temperaturdur. Beləki hər 10° temperatur dəyişməsi yarımkeçiricilərdə keçiriciliyin 2-3 dəfə artmasına səbəb olur.