бөлім ЭЛЕКТРОНИКА ЖӘНЕ  МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ  ТЕХНИКА  \

7 
1.1. 
1-тарау 
ЭЛЕКТРОНДЫ ТЕХНИКАНЫҢ
ЭЛЕМЕНТТІК БАЗАСЫ 
 
 
 
ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ АСПАПТАРДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ
 
 
1.1.1. 
Өткізгіштер, жартылай өткізгіштер, диэлектриктер 
Барлық заттар молекулалардан, ал молекулалар атомдардан тұрады. Атомның 
құрамына, оның айналасында электронды қабықшаны жасай отырып, зарядталған 
электрондар айналып жүретін ядро кіреді. Атомның ядросында, оң зарядқа ие  
протондар,  және электрлік бейтарап бөлшектер – нейтрондар  шоғырланған. 
Егер, ядродағы протондар саны электрондар санымен сәйкес келсе, онда атом 
жалпы  электрлік бейтарап  болады. Егер, атом бір немесе бірнеше электронын 
жоғалтқан жағдайда, онда мұндай атом оң ион болады. Егер, атом бір немесе 
бірнеше электронын тауып алған жағдайда, онда ол теріс ион  болады. 
Электрондар белгілі бір орбиталар бойынша ядроның айналасында қозғала 
отырып, ядродан әртүрлі қашықтықтарға қашықтаған және тиісінше, шамасы 
бойынша әртүрлі энергияға W ие болады: ядродан неғұрлым қашық болған сайын, 
электронның энергиясы соғұрлым көп болады және соғұрлым ядромен байланысы 
әлсірейді. 
Кванттық теорияға сәйкес, электрон тек толық белгілі энергия мәніне, 
орбиталдық жылдамдыққа ие болады және тек белгілі (рұқсат етілген) орбиталар 
бойынша ғана қозғала алады. Орбиталардың радиустары, орбиталардың 
нөмірлерінің шаршысына пропорционалды ұлғаятын болады: r
1
: r
 2
: : r
3
: ... = 1
2
: 
2
2
: 3
2
: ... (1.1-сурет). 
Белгілі орбитаға сәйкес электронның энергиясының мәні, энергетикалық 
деңгей деп аталады. Энергетикалық деңгейлер арасында тыйым салынған 
аймақтар болады.  
Қозбаған қалыпта атомдағы электрондар ядроға жақын орбиталарда болады. 

8 
Егер, атом энергияны сырттан жұтса (қызу, сәулелену), онда электрон 
неғұрлым жоғары еркін деңгейге өтуі немесе электр зарядының еркін 
тасымалдаушысы бола отырып атомнан шығып кете алады.
Қатты 
денелерде көршілес атомдар, олардың сыртқы электронды 
қабықшалары бір-бірлеріне тиетіндей немесе жабатындай етіп жақын орналасады. 
Нәтижесінде, энергетикалық деңгейлер энергетикалық аймақтарды түзе 
отырып, қосалқы деңгейлерге ыдырайды. Абсолюттік нөл (0 °К) толтырылатын 
рұқсат етілген аймақ, валенттік деп аталады (1.2 - сурет). 
Абсолюттік нөл температурасында электрондар болмайтын рұқсат етілген 
аймақ, өткізгіштік аймағы деп аталады. Өткізгіштік аймағы мен валенттік 
аймақтың арасында тыйым салынған аймақ (тыйым салынған аймақтың 
энергиясы электронвольттармен өлшенеді (эВ)). Электронның валентті аймақтан 
өткізгіштік аймағына өтуі үшін, тыйым салынған аймақтың еніне 
пропорционалды 
температурасында 
барлық 
энергетикалық 
аймақтар 
электрондармен энергия талап етіледі. Металдарда тыйым салынған аймақ 
болмайды, сондықтан электрондар өздерінің энергетикалық деңгейлерін жеңіл 
көтере алады. 
Жартылай өткізгіштер мен диэлектриктер тыйым салынған аймақтарының 
шамасымен ерекшеленеді. Бұл факт қатты денелердің диэлектрик және жартылай 
өткізгіш болып формалды бөлінуіне негіз болады. Диэлектриктерде тыйым 
салынған аймақтың ені үлкен, және электрондардың өткізгіштік аймағына 
өтулері үшін айтарлықтай энергия қажет. Мұндай үдеріс, мысалы, оқшаулаудың 
бұзылуында орын алады.
Тыйым салынған аймақтың енін азайту үшін қосындылауды пайдаланады. 
Қоспалар іс жүзінде диэлектриктердің өткізгіштіктеріне ықпал жасамайды. Бірақ, 
жартылай өткізгіштердің өткізгіштіктері қоспалардың болуынан аса тәуелді. 
Мысалы, германийдің бір миллион атомына күшәннің бір атомы сәйкес келген 
жағдайда, онда 1 см
3
германийға

9 
онда қосымша 10
16
еркін электрон пайда болады немесе таза кремнийге бор 
атомдарының қосылуы, кремнийдің бөлме температурасындағы өткізгіштігін 
1 000 есеге ұлғайтады. Тыйым салынған аймақтың ені, температура ұлғайғанда 
төмендейді. Қатты денеде электр тоғының пайда болуының қажетті шарты, бос 
немесе толық толтырылмаған энергетикалық деңгейлердің болуы болып 
табылады. 0 °К температурада валенттік аймақтары толықтай толтырылмаған 
қатты денелер, металдар деп аталады. Диэлектриктер мен жартылай 
өткізгіштерде 
ішінара 
толтырылған 
аймақтар 
жоқ, 
абсолюттік 
нөл 
температурасында валенттік аймақ толықтай толтырылған, ал өткізгіштік аймағы 
бос, сондықтан аталмыш заттар электр тоғын өткізбейді. 
Жартылай өткізгіштіктік электроникада германий, кремний, селендер кеңінен 
қолданыс табуда; заманауи жоғары жиіліктегі аспаптарда сонымен қатар, 
галлий 
арсениді және индий фосфиді пайдаланылады. 1.1.- кестеде бірқатар заттардың 
абсолюттік нөл жағдайындағы тыйым салынған аймақтарының мәндері 
келтірілген. 

жүктеу/скачать 8,62 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: