ҚОСПАЛАРЫ БАР ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДІҢ ЭЛЕКТР ӨТКІЗГІШТІГІ

Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі коспаға барынша тәуелді. Міне, осы тәуелділік қазіргі техникада жартылай өткізгіштер кеңінен қолданылуына себеп болады.

Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі әдетте, онша үлкен болмайды, себебі еркін электрондардын, саны аз, мысалы бөлме температурасында германийде n_e = 3×10¹³ см^-3. Ал германийдің бір куб сантиметріндегі атомдар саны 10²³ шамасында. Сонымен, еркін электрондар саны, шамамен, атомдардың жалпы санынын, он миллиардтан бір үлесіндей болып келеді.

Жартылай өткізгіштердің маңызы бір ерекшелігі - олардың құрамында қоспа болған кезде меншікті өткізгіштігімен қатар, қосымша қоспалық өткізгіштік пайда болуында. Қоспалардың шоғырын өзгерту арқылы таңбалары әр түрлі заряд тасушылардың біреуінің немесе екіншісінің санын өзгертуге болады. Осының нәтижесінде не оң, не теріс таңбалы заряд тасушыларының саны басым жартылай өткізгіштер құруға болады. Жарты­лай өткізгіштердің осы ерекшелігі оларды практикада кеңінен колдануға мүмкіндік береді.

Береген (донорлық) қоспалар. Қоспалар бар кезде, мысалы мышьяк атомдары бар жағдайда, олардың шоғыры өте аз болғанның өзінде де, еркін электрондар саны көп есе артады екен. Бұлай болу себебі төмендегідей. Мышьяк атомының валенттік электроны бесеу. Оның төртеуі айналасындағы атомдармен, мысалы кремнийдің атомдарымен коваленттік байланыс жасауға қатысады. Ал бесінші валенттілік электрон атоммен әлсіз байланыста болып қалады. Ол мышьяк атомынан оңай бөлініп кетеді де, еркін электронға айналады (1-сурет).

1-сурет

Мышьяк атомдарының он миллионнан бір үлесін қосқанда еркін электрондардың шоғыры 10¹⁶ см^-3-не дейін жетеді. Бұл - таза жартылай өткізгіштердегі еркін электрондардың шоғырынан мың есе көп.

Өз электрондарын беру арқылы еркін электрондардың санын көбейтетін қоспалар береген қоспалар деп аталады.

Береген қоспалары бар жартылай өткізгіштердің еркін электрондары көп (кемтіктер санымен салыстырғанда) болғандықтан, оларды n-типті (negativ - теріс деген сөзден) жартылай өткізгіштер деп атайды.

n - типті жартылай өткізгіштерде негізгі заряд тасушылар электрондар болады, ал кемтіктер - негізгі емес болып саналады.

Алаған (акцепторлық) қоспалар. Егер қоспа ретінде үш валентті индий атомдары қолданылса, онда жартылай өткізгіштің өткізгіштігінің сипаты өзгереді. Енді көршілес атомдармен қалыпты қос электрондық байланыс жасау үшін индий атомына бір электрон жетпей қалады да, нәтижесінде кемтік пайда бо­лады. Кристалдағы кемтіктердің саны қоспа атомдарының санына тең (2-сурет). Қоспалардың осындай түрі алаған қоспа деп аталады.

2-сурет

Электр өрісі әсер еткен жағдайда кемтіктер өріс бағытымен орын ауыстырады да, кемтікті өткізгіштік пайда болады. Электрондық өткізгіштікпен салыстырғанда кемтіктік өткізгіштегі басым келетін жартылай өткізгіштер р - типті (positiv - оң деген сөзден) жартылай өткізгіштер деп аталады. р - типті жартылай өткізгіштерде негізгі заряд тасушылар кемтіктер болады, ал электрондар - негізгі емес.

Береген қоспалар өздерінің артық валенттік электрондарын береді, осыдан n-типті жартылай өткізгіш құралады. Алаған қоспалар кемтіктер құрады: р-типті жартылай өткізгіш осылай пайда болады.

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. Физика. -Алматы, 1998. -256 бет.