g9f-1.3· Fəsil 1: Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı· ~13 dəq

Yarımkeçiricilər

Məxsusi və aşqar keçiricilik, p-n keçid, diod

Yarımkeçiricilər keçiriciliyinə görə metallarla dielektriklər arasında yer tutan maddələrdir; ən geniş yayılmışları silisium (Si) və germaniumdur (Ge). Təmiz yarımkeçiricidə məxsusi keçiricilik baş verir: temperatur və ya işıq təsiri ilə kovalent rabitə qırılır, sərbəst elektron və onun yerində müsbət «deşik» yaranır; cərəyanı həm elektronlar, həm deşiklər daşıyır. Yarımkeçiriciyə aşqar qatdıqda aşqar keçiricilik alınır: donor aşqarı n-tip (əsas daşıyıcı elektronlar), akseptor aşqarı isə p-tip (əsas daşıyıcı deşiklər) yarımkeçirici verir. n- və p-tip yarımkeçiricilərin sərhədində p-n keçid yaranır; o, cərəyanı yalnız bir istiqamətdə keçirir və yarımkeçirici diodun əsasını təşkil edir.

📌Nümunə

Məsələn: temperatur artdıqda metalın müqaviməti artdığı halda, yarımkeçiricidə yeni yük daşıyıcıları yarandığı üçün müqavimət AZALIR — bu, yarımkeçiriciləri metaldan fərqləndirən mühüm xüsusiyyətdir.

Əsas terminlər

Yarımkeçirici — Keçiriciliyinə görə metallarla dielektriklər arasında yer tutan maddə; ən geniş yayılmışları silisium (Si) və germaniumdur (Ge).
Məxsusi keçiricilik — Təmiz yarımkeçiricidə temperatur və ya işıq təsiri ilə kovalent rabitə qırılıb sərbəst elektron və deşik yaranması.
Deşik — Qırılmış kovalent rabitədə elektronun çatışmadığı boş yer; müsbət yük daşıyıcısı kimi davranır.
Donor aşqarı — Artıq valent elektronu olan (5 valentli) aşqar; əlavə sərbəst elektron verib n-tip yarımkeçirici yaradır.
Akseptor aşqarı — Valent elektronu çatışmayan (3 valentli) aşqar; əlavə deşik verib p-tip yarımkeçirici yaradır.
p-n keçid (diod) — n- və p-tip yarımkeçiricilərin təmas sərhədi; cərəyanı yalnız bir istiqamətdə keçirir və diodun əsasını təşkil edir.
n-tip və p-tip yarımkeçiricilərin müqayisəsi
TipAşqarAşqarın valentliyiƏsas daşıyıcı
n-tipDonor5 valentli (məs. fosfor)Elektron
p-tipAkseptor3 valentli (məs. bor)Deşik

Si və Ge 4 valentlidir; donor artıq elektron, akseptor isə deşik verir.

Metal və yarımkeçiricinin temperatur asılılığı
MühitDaşıyıcı sayıTemperatur artanda müqavimət
MetalSabitArtır (toqquşmalar çoxalır)
YarımkeçiriciYeni daşıyıcılar yaranırAzalır

Bu fərq yarımkeçiriciləri metaldan fərqləndirən mühüm xüsusiyyətdir.

✎Qızdırılan yarımkeçiricidən keçən cərəyan
  1. 1Verilənlər: U=6U = 6 V (sabit), I0=0,2I_0 = 0{,}2 A; qızdırılanda müqavimət 3 dəfə azalır.
  2. 2Əvvəlki müqavimət: Om qanunu: R0=U/I0=6/0,2=30R_0 = U / I_0 = 6 / 0{,}2 = 30 Om.
  3. 3Yeni müqavimət: R=R0/3=30/3=10R = R_0 / 3 = 30 / 3 = 10 Om.
  4. 4Yeni cərəyan: I=U/R=6/10=0,6I = U / R = 6 / 10 = 0{,}6 A.
  5. 5Nəticə: Müqavimət azaldığı üçün cərəyan 0,2 A-dan 0,6 A-a, yəni 3 dəfə artır.
✎İşıqlandırma müqaviməti neçə dəfə dəyişdirir
  1. 1Verilənlər: Gərginlik sabit; qaranlıqda I1=0,02I_1 = 0{,}02 A, işıqda I2=0,10I_2 = 0{,}10 A.
  2. 2Münasibət: U sabit olduğundan R=U/IR = U / I, yəni müqavimət cərəyanla tərs mütənasibdir.
  3. 3Nisbət: R1/R2=I2/I1=0,10/0,02=5R_1 / R_2 = I_2 / I_1 = 0{,}10 / 0{,}02 = 5.
  4. 4Nəticə: İşıq əlavə daşıyıcı yaratdığından müqavimət 5 dəfə azalır.
🚫Tez-tez səhv

Çox kəs «temperatur artanda müqavimət artır» deyir — bu metala aiddir. Yarımkeçiricidə yeni daşıyıcılar yarandığı üçün müqavimət AZALIR.

⚠️Diqqət

Donoru (n-tip, elektron) və akseptoru (p-tip, deşik) qarışdırma: donor 5 valentli artıq elektron verir, akseptor 3 valentli deşik yaradır.

⚠️Diqqət

Diod simmetrik deyil: yalnız düz istiqamətdə keçirir, əks istiqamətdə müqaviməti çox böyükdür və demək olar ki, keçirmir.

💡Qeyd

Məxsusi keçiricilikdə hər qırılan rabitə eyni vaxtda bir elektron və bir deşik yaradır, ona görə təmiz maddədə onların sayı bərabərdir.

💡Qeyd

Yadda saxla: işıq düşdükdə yarımkeçiricinin keçiriciliyi artır (müqavimət azalır) — fotorezistor, günəş batareyası bu hadisəyə əsaslanır.

Qaydalar

  1. 1Yarımkeçiricilərdə cərəyanı elektronlar və deşiklər daşıyır.
  2. 2n-tip: donor aşqarı, əsas daşıyıcı — elektron; p-tip: akseptor aşqarı, əsas daşıyıcı — deşik.
  3. 3p-n keçid (diod) cərəyanı yalnız bir istiqamətdə keçirir.
  4. 4Temperatur artdıqca yarımkeçiricinin müqaviməti azalır (metaldan fərqli).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq