Лекция Кіріспе. Электростатика. Зарядтың сақталу заңы. Кулон заңы. Электр өрісі. Өріс кернеулігі. Кернеулік вектор сызықтарының ағыны
Жартылай өткізгіштердегі электр тогы
жүктеу/скачать 0,95 Mb.
|
| .Жартылай өткізгіштердегі электр тогы
Жартылай өткiзгiштер деп өткiзгiштiгi жағынан электр тогын жақсы өткiзетiн заттар мен (өткiзгiштер) электр тогын өткiзбейтiн заттар (диэлектриктер) арасында жататын заттарды айтады. Жартылай өткiзгiштердiң өткiзгiштiгi олардың қасиеттерiне және ондағы қоспаларға өте тәуелдi. Жартылай өткiзгiштердегi қоспалардың мөлшерiн проценттiң он миллионнан бiр бөлiгiнен 0,1-1%-не дейiн өзгерткенде оның өткiзгiштiгiн миллиондаған есе өзгертуге болады. Жартылай өткiзгiштердегi электр тогы тек терiс заряд- электрондармен ғана емес, сонымен қатар оң зарядтар- кемтiктермен тасымалданады. Кемтiк зарядының абсолют шамасы электронның зарядына тең. Егер ешқандай қоспасы болмайтын идеал жартылай өткiзгiштiң электр тогын өткiзуi оның меншiктi электр өткiзгiштiгiмен анықталады. Жартылай өткiзгiш кристалындағы атомдар сыртқы электрондық қабықшадағы электрондар арқылы байланысады. Атомдардың жылулық тербелiсi кезiнде жылулық энергия байланысты құрайтын электрондар арасында бiртексiз таралады. Соның нәтижесiнде кейбiр электрондар өз атомының байланысын үзiп, кристалда еркiн орын ауыстыратындай жылулық энергия мөлшерiн алады, яғни электр тогын тасымалдаушыларға айналады (басқаша айтқанда олар өткiзгiштiк зонаға өтедi). Электронның осылай кетуi атомның электрлiк бейтараптығын бұзады және атомда заряды кеткен электрон зарядына тең оң заряд пайда болады. Осы электроны жетiспейтiн бос орын кемтiк деп аталады. Осы бос орынға көршi байланыстағы электрон көше алатын болғандықтан, кемтiк те кристалл iшiнде орын ауыстырады және электр тогының оң зарядты тасымалдаушысы болып табылады. Осы жағдайда электрондар мен кемтiктердiң мөлшерi бiрдей болады және идеал кристалдың электр өткiзгiштiгi тең мөлшерде оң және терiс зарядтардың қозғалысымен анықталады. Егер жартылай өткiзгiштiң атомының орнына сыртқы электрондық қабатта бiр электроны артық қоспа атомын орналастырғанда, бұл электрон кристалдағы атомаралық байланысқа қатыспайды және өз атомымен нашар байланысады. Осы электрон аз энергияның өзiнде өз атомынан босап, еркiн электронға айналады. Осындай қоспаларды донорлық қоспалар, яғни электрон «беретiн қоспаларң деп аталады. Қоспа атомы оң зарядталады және бұл жағдайда кемтiк пайда болмайды. Бұл оң заряд өз атомымен байланысқандықтан электр өткiзгiштiк процесiне қатыспайды. Жартылай өткiзгiш атомын сыртқы электрондық қабықшасындағы электрондар саны негiзгi атомның электрондарынан аз болатын қоспамен ауыстырғанда байланыстарға электрондар жетпей, бос орын қалады, яғни бұл жағдайда кемтiктер пайда болады. Жоғарыда айтылғандай осы бос орынға көршi атомнан электрон келе алады және кемтiк кристалда еркiн орын ауыстырады. Кемтiктердiң қозғалысы- бұл электрондардың бiр байланыстан көршi екiншi байланысқа көшуi болып табылады. Осындай қоспалар электрон «алатынң акцепторлық қоспалар деп аталады. Кристалдағы қоспалардың мөлшерi артқанда оның өткiзгiштiгi электрондық немесе кемтiктiк сипат алады. Negativ (терiс) деген латын сөзiнiң бiрiншi әрiпiне сәйкес электрондық өткiзгiштiгi n-типтi өткiзгiштiк, positiv (оң) сөзiнiң бiрiншi әрiпiне сәйкес кемтiктiк өткiзгiштiктi p-типтi өткiзгiштiк деп аталады. Қоспалары бар жартылай өткiзгiштерде екi түрлі электр тогын тасымалдаушылар болады. Олар қоспа атомдарын енгiзу нәтижесiнде пайда болатын негiзгi электр тогын тасымалдаушылар және жылулық энергия нәтижесiнде пайда болатын негiзгi емес электр тогын тасымалдаушылар. Техникада қолданылған алғашқы жартылай өткiзгiштiк материал селен болды. Қазiргi уақытта жиi қолданылатын материалдар кремний, германий, селен болып табылады. Бұл заттар элементар жартылай өткiзгiштерге, яғни Менделеев периодтық кестесінің элементiне жататын жартылай өткiзгiштерге жатады. Германий, кремний және селенмен қатар қазiргi кезде Менделеев таблицасындағы ІІІ және V, ІІ және ІV, ІІ және VІ топтардың элементтерiнен алынатын күрделi жартылай өткiзгiштiк қоспалар қолданылады. Мысалы, галий мен мышьяктың (галий арсенидi), галиймен фосфор, сынап пен теллурдың қоспалары және т.б.. Жартылай өткiзгiшке енгiзетiн қоспа түрiнде бор, фосфор, индий, мышьяк, сурьма және жартылай өткiзгiшке қажеттi қасиеттер беретiн басқа да элементтер қосады. жүктеу/скачать 0,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|