9
qalır. Həmin bu boş yeri o saat ondan soldakı atomların rabitəsində olan elektron
tutur. Ora üçüncü sol atomun xarici elektronu sürüşüb düşür və s. Sanki maddənin
içərisində «deşik» (boş yer) səyahətə çıxmışdır.
Beləliklə, yarımkeçiricilərdə elektrik cərəyanı sərbəst elektronlar tərəfindən
yaradılmaqla bərabər, həm də tamamilə azad olmayan, ancaq elektrik sahəsinin
onu cəzb etdiyi istiqamətdə bir atomdan qonşu atoma keçməsi valent elektrnonları
tərəfindən yaradılır. Valent elektronunun bir rabitədən başqa rabitəyə keçidi özünü
«deşiyin» hərəkəti kimi biruzə verir.
Xarici sahə olmadıqda deşiklərin hərəkəti tamamilə nizamsız, xaostik olur.
Lakin yarımkeçiricini sahəyə daxil etdikdə valent elektronları və beləliklə də
«deşiklər» bir qədər istiqamətlənmiş hərəkət etməyə başlayacaqdır. Onların malik
olduğu əlavə hərəkət istiqaməti xarici gərginliyin müsbət qütbündən mənfi qütbünə
doğru olacaqdır.
Bizim baxdığımız yarımkeçirici kristalda elektronların azad olması eyni
miqdarda deşiklərin yaranması ilə müşahidə edilir. Elektrik sahəsinin təsiri altında
eyni miqdarda elektronlar və deşiklər əks istiqamətlərə yönəlirlər. Bu, o deməkdir
ki, eyni zamanda kristalda elektron deşik cərəyanı yaranır. Onlar toplanaraq
birlikdə yarımkeçiricinin elektrik keçirməsini təyin edirlər.
Mis-2-oksidin elektri keçirməsini hesablamadan alınan qiymətinin,
təcrübədə müşahidə olunmuş qiymətinə uyğun gəlməməsinin səbəbi burada imiş.
Belə tip keçiriciliyi məxsusi keçiricilik adlandırırlar, çünki o, yalnız müəyyən
yarımkeçirici maddənin özünəməxsus olan elektronlar hesabına yaradılmışdır.
Əlbəttə, biz indiyə qədər ideal yarımkeçiricilərdən, tatamilə bircinsli və
mükəmməl, heç bir aşqarları olmayan kristalla baxırdıq. Laikn təbiətdə ideal kristal
yoxdur. Digər tərəfdən, texnikada istifadə olunan yarımkeçiricilərin əksəriyyətinə
cüzi miqdarda aşqarlar əlavə edirlər.
Təcrübələr göstərmişdir ki, yarımkeçiricilərin əksəriyyəti olduqca maraqlı
xassələrə malikdir. Əgər atomlarına başqa maddələrin cüzi miqdarda atomlarını
10
əlavə etsək, onda yerımkeçiricinin elektrik keçirməsi kəskin böyüyər. Bunu
konkret misallarda aydınlaşdıraq. Hazırda bəsit, klassik yarımkeçirici germanium
və silisium hesab olunur. Germanium dördvalentli maddədmir. Onun atomu
özünün dörd qonşusu ilə birləşib, düzgün kristal qəfəsi yaradır.
Tutaq ki, germanium atomlarının birinin yerində beşvalentli sürmə atomu
durmuşdur. Bu halda sürmənin dörd valent elektronu, dərhal onu əhatə edən dörd
germanium atomu ilə rabitələşir. Beşinci elektron isə öz atomu ilə zəif
bağlandığından asanlıqla atomunu tərk edib kristalda sərbəst hərəkət edir. Burada
sürmə atomu yalnız elektron verir və elektron verdikdən sonra yerində deşik almır.
Doğrudan da «deşik» doymayan valent rabitədədir ki, ancaq gətirdiyimiz
sürmə misalında bütün rabitələr dolmuşdur. Hətta lazım olduğundan artıq dərəcədə
dolmuşdur. Deməli, burada «yad» kimi görünən sürmə atomuna yalnız sərbəst
elektron tipli yarımkeçiricilər deyilir. Elektron verən aşqar atomlarına isə dinorlar
deyilir.
Indi germaniumun yarımkeçiricisinə başqa bir aşqar beşvalentli sürmə deyil,
üçvalentli indium atomunu daxil edək. Bu zaman indium atomunun üç valent
elektronu germanium atomunun uyğun elektronları ilə rabitələşir. Onda
germaniumun dördüncü valent elektronu boş qalır. Indiumda isə dördüncü valent
elektronu yoxdur. Deməli, germaniumun daxilində doymayan valent rabitə qalır.
Məlum olmuşdur ki, belə yarımkeçiricinin elektrik və başqa xassələrini
tamamilə müəyyənləşdirən səbəb, onlarda olan dolmayan valent rabitələridir. Belə
ki, germaniumun daxilində indium atomu nəinki özünün elektronunu bərk tutur,
həm də yaxınlığından bir elektron dartıb gətirir.
Germanium atomu ilə bağlı olan elektron alan, sərbəstləşməkdən qabaq az
enerji itirməklə indium atomunun xarici orbitinə keçir. Bu zaman indium atomları
ilə germanium atomları arasındakı rabitələri qırır, onlarda zədələr və boş yerlər
yaradır. Özləri isə mənfi yüklü iona çevrilirlər. Əlbəttə, bu mənfi yüklər kristal
daxilində yox ola bilməzlər. Burada deşiyin yaranması elektronun sərbəstləşməsi
11
ilə müşayiət olunmur. Odur ki, otaq temperaturunda yaranmağa imkanı olan təkcə
bu boş yerlər – deşiklər atomdan atoma keçərək, kristal daxilində hərəkət edirlər və
əsas yükdaşıyıcılar rolunu oynayırlar.
Qeyd etmək lazımdır ki, germaniumun daxilində indium atomlarının
yaratdığı deşiklərin konsentrasiyası, təqribən indium atomlarının konsentrasiyasına
bərabərdir.
Yuxarıda deyilənlərdən görünür ki, germanium kristallı elektron və deşik
tipli yarımkeçirici ola bilər. Bunu yarımkeçirici materialların əksəriyyətinə aid
etmək olar. Buradan aydın olur ki, təmizlənmiş yarımkeçiriciyə müəyyən miqdarda
bu və ya başqa aşqarı daxil etməklə, uyğun materialların elektrik xassələrini
düşünülmüş surətdə idarə etmək olar.
Beləliklə, elm yarımkeçiricilərin elektrik keçirməsinin sirlərinin səbəbini
açmışdır. Belə ki, sərbəst elektronların və deşiklərin rolunu aydınlaşdırmış,
yarımkeçirici materiallara aşqarların təsirinin səbəbini də qismən öyrənə bilmişdir.
1873-cü ildə ingilis fiziki U.Smit selenii işıqlandıran zaman, tamamilə
təsadüfən onun keçiriciliyinin dəyişdiyini müşahidə etmişdir. Işıqlanma güclənən
zaman selenin müqaviməti kəskin azalmışdır. Bu hadisənin mahiyyəti gizli
qalmayaraq aydınlaşdırılmışdır. Selen özü yarımkeçiricidir. Onda cərəyan
yaratmaq üçün, demək olar ki, sərbəst elektronlar azdır, bu cərəyan isə çox
kiçikdir.
Deyək ki, işıq zərrəcikləri yarımkeçiricilərin içərisinə daxil olmuşdur.
Həmin işıq zərrəcikləri – fotonlar, birinci növbədə oradakı valent elektronları
atomlarının təsirindən qurtarmaq üçün yarımkeçiricidə «deşiklər» yaratmaq üçün
enerjilərini sərf edirlər. Sərbəstləşən yükdaşıyıcılar maddənin xaricinə çıxmağa
imkan tapa bilmirlər.
Xarici elektrik sahəsi isə ani olaraq yarımkeçiricinin dərinliklərində hərəkət
edir və keçiricilikdə iştirak etməyə imkan yaradır. Bircinsli yarımkeçiricidə bu,
yarımkeçiricinin elektrik keçirməsini artırır. Buna da fotomüqavimətlər deyilir.
Dostları ilə paylaş: |