Электроника

7 
аталады. Жылудың әсерінен заряд тасымалдаушыларының жұптары пайда 
болады, яғни өткізгіш электрон- өткізгіш кемтік жұптары пайда болады. 
Тасымалдаушы жұптардың пайда болуы жарықтың, электр өрісінің, иондаушы 
сәулеленудің және т. б. әсерінен де пайда болуы мүмкін. 
Электрондар мен өткізгіш кемтіктері хаотикалық жылу қозғалысын 
жасайтындығына байланысты, тасымалдаушы жұптардың кері генерациясы 
міндетті түрде жүреді. Өткізгіштік электрондар қайтадан валенттік аймақта бос 
орын алады, яғни кемтіктермен біріктіріледі. Тасымалдаушы жұптардың мұндай 
жоғалуы заряд тасымалдаушылардың 
рекомбинациясы
деп аталады. 
Тасымалдаушы жұптардың генерациясы мен рекомбинациясы процестері 
әрқашан бір уақытта жүреді. Рекомбинация тасымалдаушы жұптардың көбеюін 
шектейді және әр берілген температурада: белгілі бір электрондар мен өткізгіш 
тесіктер орнатылады, яғни олар динамикалық тепе-теңдік күйінде болады. Бұл 
дегеніміз, жаңа жұптар, тасымалдаушылар пайда болады және бұрын пайда 
болған жұптар рекомбинацияланады. 
Шалаөткізгіш құрылғыларда негізінен донорлық немесе акцепторлық 
қоспалары бар 
қоспалар
деп аталатын шалаөткізгіштер қолданылады. Мұндай 
жартылай өткізгіштерде қалыпты жұмыс температурасында барлық қоспалар 
атомдары қоспаның электр өткізгіштігін құруға қатысады, яғни әр атом, 
қоспалар бір электронды береді немесе алады. 
Осы шалаөткізгіште басым болатын заряд тасымалдаушылар 
негізгі 
деп 
аталады. Олар 
n
типті шалаөткізгіштегі электрондар және 
р
типті 
шалаөткізгіштегі кемтіктер. Негізгі емес заряд тасымалдаушылар деп аталады, 
егер олардың концентрациясы негізгі тасымалдаушылардың концентрациясынан 
аз болса. Егер n
d

n
i
болса, онда меншікті тасымалдаушылардың, яғни 
электрондардың шоғырлануын елемеуге болады, содан кейін n
n

n
d
есептеуге 
болады. 
Концентрациясы негізгі емес қоспа шалаөткізгіштерде біріншіден 
тасымалдауыштардың саны азаяды, екіншіден, концентрациясы негізгі 
тасымалдаушы сонша рет артады. 
Сонымен, шалаөткізгіштерде зарядтардың екі түрі бар: 
электрондар 
мен 
кемтіктер. Сондықтан шалаөткізгіштер тек электронды ғана емес, сонымен қатар 
кемтік өткізгіштікке де ие. Мұндай жағдайларда өткізгіштік шалаөткізгіштердің 
өзіндік өткізгіштігі
деп аталады, ал қоспасыз шалаөткізгіш 
і
типті шалаөткізгіш 
деп аталады. 
Шалаөткізгіш материалдардың электрлік белсенділігі температураға 
байланысты. Өте төмен температурада валенттілік электрондары коваленттік 
байланыс атомдарымен қатты байланысады. Бұл валенттілік электрондары 
ауытқуға қабілетсіз болғандықтан, материал электр тогын өткізе алмайды. 
Шалаөткізгіштер температураның жоғарылауымен электр өткізгіштіктің 
жоғарылауымен сипатталады. Шалаөткізгіштер электр кедергісінің теріс 
температуралық 
коэффициентімен 
сипатталады. 
Температураның 

8 
жоғарылауымен Шалаөткізгіштердің кедергісі төмендейді және өткізгіштер 
сияқты жоғарыламайды. Көбінесе шалаөткізгіш белгілі бір электр өткізгіштігі 
бар, металдар мен жақсы диэлектриктер үшін оның мәндері арасындағы аралық 
зат ретінде анықталғанымен, электр өткізгіштігінің мәні заттың шалаөткізгіш 
қасиеттерінде шешуші рөл атқармайды. 
Шалаөткізгіштің электр өткізгіштігіне температура ғана емес, сонымен 
қатар күшті электр өрісі, қысым, оптикалық және иондаушы сәулеленудің әсері, 
қоспалардың болуы және басқа факторлар әсер етеді. Бұл факторлар заттың 
құрылымын және электрондардың күйін өзгерте алады және жартылай 
өткізгіштерді көптеген және әртүрлі қолдануда шешуші рөл атқарады. 
Германий және кремний сияқты таза шалаөткізгіш материалдар бөлме 
температурасында аз мөлшерде электронды немесе кемтіктерді ұстайды, 
сондықтан өте аз ток өткізеді. Сондықтан шалаөткізгіштер іс жүзінде 
қолданылмайды, өйткені олар бір жақты өткізгіштікті қамтамасыз етпейді. 
Шалаөткізгіштердің негізгі зерттеулері таза материалға қоспалар қосудың 
әсерімен байланысты. Егер бұл қоспалар болмаса, онда шалаөткізгіш 
құрылғылардың көпшілігі болмас еді. Таза материалдардың өткізгіштігін 
арттыру үшін 
легирлеу
деп аталатын процесс қолданылады. 
Легирлеу - бұл шалаөткізгіш материалға қоспаларды қосу процесі. 
Қоспалардың екі түрі қолданылады. Біріншісі, метавалентті деп аталады, бес 
валентті электроны бар атомдардан тұрады. Мысалдар-мышьяк және сурьма. 
Екіншісі, тривалент деп аталады, үш валентті электроны бар атомдардан тұрады. 
Мысал ретінде индий мен галлий жатады. 
Сондықтан шалаөткізгіш құрылғыларда техникалық қолдану қоспа 
жартылай өткізгіштерді алды. Қоспа жартылай өткізгіштердің маңызды 
ерекшелігі-оларда қоспалар болған кезде, өздерінің өткізгіштігімен қатар 
қосымша — қоспаның өткізгіштігі пайда болады. Қоспаның концентрациясын 
өзгерту арқылы сіз белгілі бір белгінің заряд тасымалдаушыларының санын 
айтарлықтай өзгерте аласыз. Осының арқасында теріс немесе оң зарядталған 
тасымалдаушылардың басым концентрациясы бар шалаөткізгіштерді жасауға 
болады. Шалаөткізгіштердің бұл ерекшелігі практикалық қолдануға кең 
мүмкіндіктер ашады. 

жүктеу/скачать 2,72 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: