Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
328
329
және электрондардың ауысуы азаятын
болады. Осы жағдайда да өткізгіштік
электрон және кемтік пайда болады,
бірақ та иондық байланыстың үзілуі
энергияны көп шығындауды қажет
етеді.
Идеал кристалдарда байланысқан
электрондарды қоздыру және оны
өткізгіштік электронға айналдыру
міндетті түрде
кемтіктің пайда бо-
луын тудырады, заряд тасушылардың
екі түрінің шоғырлануы өзара
теңеседі. Бұл жайт олардың электр
өткізгіштігі бірдей болады дегенді
білдірмейді, себебі ток тасығыштардың
(электрондардың және кемтіктердің)
жылжымалықтары әрқалай болады
дегенді аңғартпауы керек. Нақтылы
кристалдардағы электрондардың
және кемтіктердің шоғырларының
теңдігі қоспалардың және кристалдық
торлардың ақауларының есебінен бұзылуы мүмкін. Жартылайөткізгіштердің
электрөткізгіштігі берілген заттың өз атомдарының электрондарынан (өзіндік
өткізгіштік), сондай-ақ қоспа атомдарының (қоспалық өткізгіштік) электронда-
рынан пайда болуы мүмкін. Ток тасушыларының көздері әрқилы кристалдық
құрылымдардың ақаулары, мысалы вакансиялар, түйіндер аралық атомдар, сондай-
ақ (технометриялық мөлшерлік қатынас туралы ілім) құрамның ауытқулары
болады.
Қоспалар (кірмелер) мен кемтіктер донорларға және акцепторларға ажыра-
тылады. Донорлар жартылайөткізгіштер көлеміне артық электрондарын береді
және осылайша э л е к т р о н д ы қ ө т к і з г і ш т і к (n-типті) туады. Акцептор-
лар заттарға ендірілген (матрицаларға) валенттік электрондарды қармап қосып
алады, осының нәтижесінде кемтіктер құрылып к е м т і к т і к ө т к і з г і ш-
т і к (р-типті) пайда болады. Донорларға қоспалы атомдар Р (фосфор), Аs (мы-
шьяк), Sb (сурьма), Ge (германий) және Si (кремний) жатады. Осындай атом
кристалдық торға ене отырып, атомының бір ұясында Ge атомының орнын
Екі әрқилы жартылай өткізгіш материалдарды
(р- және n-типті) қосқанда (тізбекке) ауысу
аймағы арқылы ток тасушылардың ығуын
(дрейфін) тудырады. Бірнеше кемтік пен
электрон әрбір материалдың жұқа қабаттары
арқылы өтісімен олар негізгі үлгіге қарама-
қарсы зарядталатын болады – ток тасушылар
болмайтын қабат пайда болады. Осы құрылым
жартылайөткізгіш диод ретінде әсер етеді.
Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
330
331
басады. Сол кезде оның 5 валенттік
электрондарының 4-еуі көрші Ge
атомдармен бірігіп ковалентті бай-
ланыс түзеді, ал 5-электрон берілген
тор үшін «артық» болып шығады.
Ешбір байланыспен оқшауланбай-ақ
ол өткізгіштік электронға айналады.
Сонымен қоспалы атом бір еселі оң за-
рядпен зарядталған және ол электронды
өзіне тартады, осы жайт электрон мен
қоспалы ионмен байланысқан (әлсіз)
күй түзеді. Қоспаның маңындағы
электрон оқшауланған аймақтың
өлшемдері кристалдың қарапайым
ұясының аймағынан ондаған есе артық
болады, ал қоспаның иондалу энер-
гиясы аз (~0,01 эВ Германийде және
0,04 эВ – кремнийде), сондықтан 77
К температурада көптеген қоспалар
иондалған болады, яғни жартылайөткізгіштерде донорлық қоспаның шоғырлануын
(концентрациясы) анықтайтын өткізгіштіктің шоғырлары пайда болады. Сонымен,
белгілі бір қоспаларды ендіру (жартылайөткізгіштерді легирлеу) – әртүрлі қажетті
қасиеті болатын эффектілі әдіс болып табылады.
Жартылайөткізгіштердегі заряд тасушылардың қозғалыс заңдары қатты
денелердің зоналық теориясында тұжырымдалған. Жартылайөткізгіштердегі
рұқсат етілген толтырылған жоғарғы зоналар в а л е н т т і к з о н а, ал
толтырылмаған төменгі зоналардың ең төменгісі – ө т к і з г і ш т і к
з о н а деп аталған. Валенттік зона мен өткізгіштік зона арасындағы энергетикалық
саңылау
g
тыйым салынған зона деп аталған. Жылулық қозғалыс электрондардың
бір бөлігін валенттілік зонадан өткізгіштік зонаға «лақтырады»; сөйтіп валенттік
зонада кемтіктер пайда болады (сызбаға қараңыз). Электрондар мен кемтіктер
әдетте валенттік зонаның өткізгіштік зонасының төменгі шетіне (түбіне)
c
-тің
маңайына немесе жоғарғы шетіне (төбесіне)
v
-нің маңайына одан ~kТ қашықтықта
жинақталады, бұл қашықтық
рұқсат етілген зонаның енінен едәуір кіші болады.
Заттардың электрөткізгіштігі атом ядросының электрондарды қаншалықты
берік ұстайтындығына байланысты. Көпшілік металдар жақсы өткізгіштер бо-
Егер бірге қосылған р- және n-типті
жартылай өткізгіштер ток көзіне оң полюсі
n-типті үлгіге (А) қосылған болса, онда
ток тасушылардан бос шекаралық қабат
ұлғаятын болады. Осы жағдайда аздаған ток
өтеді. Бірақ, егер батареяның полюстерінің
орындары ауыстырылатын болса, сонда ауысу
арқылы мол ток (Б) өтетін болады.
Ж
104
∑
ЖАЗЫҚТЫҚ – ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШ
330
331
лып табылады, оның себебі әлгі металдарда атом ядросымен әлсіз байланысқан
көптеген электрондар болады, бұларды оң зарядтар өзіне қарай оп-оңай тарта-
ды, ал теріс зарядтарды сыртқа қарай тебеді. Қозғалатын электрондар – электр
тогын тудырушылар. Екінші жағынан оқшаулауыш заттар (изоляторлар), мы-
салы, резіңке ток өткізбейді, оның себебі резіңкенің электрондары атоммен
берік байланысқан және ол сыртқы электр өрісінің әсеріне ұшырамайды (яғни
«сезбейді»). Жартылайөткізгіштер таза күйінде резіңке секілді ток өткізбейді не-
месе токты нашар өткізеді немесе тіптен ток өткізбейді. Жартылайөткізгіштердің
кристалдары торлар құрайды, бұлардың сыртқы электрондары химиялық табиғатты
күштермен байланысқан. Атомдардың кристалдық торына өзге бір элементтің
аздаған мөлшерлі атомдары қосылатын болса, оның тәртібі түбегейлі өзгеретін
болады.
Кейбір жағдайларда қоспаның атом-
дары жартылайөткізгіштердің атомда-
рымен артық электрондар пайда бола-
тындай байланыс түзеді, артық
еркін
электрондар жартылайөткізгіштерге
теріс заряд беретін болады. Басқа
жағдайда қоспа атомдары
электрондар-
ды жұтатын «кемтікті» тудырады. Осы-
лайша электрондардың жетіспеушілігі
тудырылады және жартылайөткізгіштер
оң зарядталатын болады. Белгілі бір
сәйкес жағдайда жартылайөткізгіштер
электр тогын өткізе алатын болады.
Жартылайөткізгіштердің металдар-
дан айырмашылығы бұлар токты
екі түрлі жағдайда өткізеді. Теріс
зарядталған жартылай өткізгіштер
артық электрондардан айырылуға
әрекеттенеді: бұл өткізгіштік n
-типті
(«negative – теріс» деген сөздің алғашқы
әрпіне сәйкес) деп аталған. Жартылай
өткізгіштердегі осы типті
заряд тасу-
шылар электрондар болады. Екінші
жағынан, оң зарядталған жартылай
Транзистор (А, Б) бірге жалғастырылған
құрылым
болып
табылады.
n-p-n
құрылғысында (А,Б) электрондар n-типті
эмиттерден ығысудың тура кернеуінің
әсерінен р-типті базаға қарай ағатын болады.
Базаның тогы аз. Электрондардың көпшілігі
екінші диод тудырған кері ығысу кернеуінің
әсерімен жұқа база арқылы өзге n-типті
коллектор деп аталған аймаққа тартылады.
Кемтіктің әлсіз тогы осылайша базадан
эмиттерге қарай электрондардың мол ағынын
бағыттайды. Ток, кернеу күшейетін болады.
Достарыңызбен бөлісу: | 
