Toshkent davlat transport universiteti

2.2-rasm. Kristall panjarada atomlarning bir biri bilan bog’lanishi
Elektronlarning qo’shilishini quyidagicha tushinish mumkin: 2.2-rasmda punktir bilan belgilangan elektronlarning juftligi, teng darajada ikkala atomga tegishli bo’ladi, yoki tasavvuriy jihatdan, navbat bilan, to bir atomga, to ikkinchi atomga taa’luqli bo’lib turadi. Shundan kelib chiqqan holda, o’rtacha miqdorda har bir atom mustahkam sakkiz elektronli qobig’ga ega bo’ladi. Bunday turdagi atomlarning bog’lanishi, qayerda har bir atom neytral holatda bo’ladi va juft elektronli, kovalent yoki oddiy qilib aytganda valent bog’lanish deb nomlanadi.
Kristallarda mutlaqo bir xil struktura, faqatgina absolyut nol haroratida uchraydi. Yarim o’tkazgich materialini qizdirish holati oshirilgan sari, valent bog’lanishlarning bir qismi, panjaradagi atomlarning issiqlik ta’sirida tebranishi tufayli, buziladi. Korpuskulyar interpretatsiyada atomlarning me’xanik tebranishlari energiyasining zaryad tashuvchilari bo’lib – fononlar hisoblanadilar (yorug’lik fotonlarining akustik analogi). Shuning uchun ham, kristallarni harorati oshirilsa, valent bog’lanishlar fononlar orqali buziladilar, va qaysilarning soni va energiyasi harorat oshgan sari ortadi.
Valent bog’lanishlarning buzilishi bir paytning o’zida erkin elektron va undan qolgan bo’sh joy – kavaklarning hosil bo’lishi kuzatiladi va bu kavaklar elektron ajralib chiqqan atomning atrofida joylashgan bo’ladi (2.3- rasm).



2.3-rasm.Valent bog’lanishlarning buzilishi

Bunday kavak o’zini elementar musbat zaryadli zarracha kabi tutadi. Bu kavak ham elektron kabi, paydo bo’lgandan so’ng qandaydir vaqt oralig’ida (hayoti davomida) xaotik harakatda bo’ladi, keyin esa erkin elektronlarning biri bilan rekombinatsiya bo’ladi. 2.3-rasmda kremniy panjarasida kavakning harakatini sxemasi va keyinchalik uni turli atomlarga qarashli elektronlar bilan to’lishi keltirilgan: I atomdagi boshlang’ich kavak II atomning elektronlaridan biri bilan to’ldirilib, II–chi atomga o’tib ketadi; keyingi bosqichda II atomdagi kavak VI atom elektroni bilan to’ldiriladi va VI atomga o’tib ketadi va h.z. Shunday tasavvur hosil bo’ladiki, bitta kavakning o’zi uzluksiz I–II–VI–X–VII–III yo’li bo’yicha xarakatlanayotgandek tuyuladi, aslida esa elektronlarning teskari yo’nalishda diskret o’tishlarini kuzatish mumkin bo’ladi: II–I, VI–II, X–VI, va hakazo.

Shunday qilib, yarim o’tkazgichlarda ikki turdagi harakatlanuvchi zaryad tashuvchilari mavjud bo’ladi – elektronlar va kavaklardir.
Absolyut toza va tarkibiy jihatdan bir xil bo’lgan yarim o’tkazgichni qizdirilishi jarayonida (xususiy yarim o’tkazgich) erkin elektron va kavaklar doimo juftliklar ko’rinishida paydo bo’ladi, bu jarayon 2.3-rasmda ko’rsatilgan. Statsionar rejimda bu juftliklarninig soni tashuvchilarning termogeneratsiya va rekombinatsiya jarayonlari orasidagi muvozanat bilan aniqlanadi.