Электроника және микроэлектроника пәнінен "жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі" тақырыбына

Тақырыбы: Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі

Электр өткізгіштігі жағынан өткізгіштер мен диэлектриктердің аралығынан орын алатын материалдарды жартылай өткізгіштер деп атайды. Электр зарядтарын тасушы болып табылатын электрондардың болуы металл өткізгіштерге тән қасиет диэлектриктерде еркін электрондар жоқ. Сондықтан олар тоқ өткізбейді. Жартылай өткізгіштердің айырмашылағы олардың температураға, жарықталынуға, сығылуға, электр өрісіне және басқа себептерге күшті дәрежеде тәуелді болатын электрондық қана емес және де «кемтіктік» өткізгіштігі бар. Екі көрші атомның бір орбитада ортақ қос электрон түзіп жасайтын химиялық байланысын коваленттік немесе қосэлектрондық байланыс деп аталады, шартты түрде электронды қосатын екі сызық арқылы белгілейді. Жартылай өткізгіштерге негізінен Менделеев кетесінің IY тобының элементтері Si (кремний), Ge (германий) жатады. Олардың кристалл торының алмаз, графит торына (тетраэдр) ұқсастығын ескере отырып, олардың өте қатты денелер қатарына жататынын білеміз. Мысалы, германий Д.И.Менделеевтің элементтердің периодтық системасының төртінші группасына жатады да, жоғарғы орбитасында төрт валенттік элементтері болады. Германийдің кристалында әрбір атоммен коваленттік байланыс жасайды. Еркін электрондардың қозғалысы себеп болатын электр өткізгіштік жартылай өткізгіштің электрондық өткізгіштігі немесе n - өткізгіштік деп аталады. Еркін электрондар пайда болған кезде коваленттік байланыстарда электрондармен толтырылмаған бос (ваканттық) орын – «электрондық кемтік» -пайда бола бастайды. Кемтіктік орын ауыстыруы оң зарядтардың орын ауыстыруы сияқты. Сондықтан кемтіктік электр өткізгіштік деп аталады. Сыртқы элект өрісінің әсерінен кемтіктер өріс күшінің бағытымен, яғни электрондардың қозғалысына қарама-қарсы жаққа қозғалады. Кемтіктердің қозғалысының нәтижесінде пайда болатын өткізгіштік р - өткізгіштік деп аталады. Сонымен, электрондық өткізгіште бір еркін электрон кристалда бүкіл жолды жүріп өтеді. Ал кемтіктік өткізгіште электрондардың көп мөлшері кезек - кезек бірін-бірі коваленттік байланыстарда алмастырады және әрқайсысы өзінің жеке жол кесіндісін жүріп өтеді.

Жартылай өткізгіштердің ерекшеліктері. Жартылай өткізгіштердің кәдімгі температурадағы электрөткізгіштігі металдардың электрөткізгішітігі мен салыстырғанда аз. Өте төмен температурада олар диэлектриктерге ұқсайды. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі температура мен жарық әсерінен қатты өзгереді, яғни температура артып және жартылай өткізгіш неғұрлым қатты жарықталынса, оның электрөткізгіштігі де соғұрлым жоғары болады. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі оның құрамына өте аз шамада қоспалар енгізу жолымен басқарылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Жартылай өткізгіштердің ерекшеліктері

2. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі