Донорлық және акцепторлық қоспалар.

 

Ең жиі қолданылатын жартылай өткізгіштер: кремний, германий, галлий арсениді, селен, теллур, әртүрлі оксидтер, сульфидтер, нитридтер және карбидтер. Егер әртүрлі элементтердің атомдарының құрылысын қарастырсақ онда электрондармен толыққан (ішкі) және толықпаған қабықшаларын (сыртқы) бөлуге болады. Соңғысы ядромен әлсіз байланыста болғандықтан басқа атомдармен оңай әсерлеседі. Сондықтанда сыртқы толықпаған қабықтағы электрондарды валентті деп атайды. Молекула құрғанда жеке атомдардың арасында әртүрлі типтегі байланыстар болады. Жартылай өткізгіштер үшін ең көп тарағаны ковалентті байланыс. Мысалы, Кремнийдің (Si) атомы төрт валенттік электронға ие, молекулаларда көршілес төрт атомның арасында ковалентті байланыс болады (сурет 1). Абсолютті таза және біртекті жартылай өткізгіште нөлден өзгеше температурада бос электрондар мен кемтіктер жұп құрады, яғни электрондар мен кемтіктердің саны тең болады. Мұндай жартылай өткізгіштің электр өткізгіштігі меншікті электр өткізгіштік деп аталады.

 

 

Сурет 1

 

Таза күйінде Si және Ge диэлектриктік қасиеттерге иеленеді, бірақ олардың өткізгіштігі аз мөлшерде (шамада) қоспаларды енгізсе түпкілікті өзгереді. 2 суретте Ge-дің (кристалл торының) моделі, оның бір атомын As (күшән) атомымен орынбастырылған. Міне осы As-атомды қоспа дейді. Күшәннің (As-тің) сыртқы орбитасында 5 электрон, сондықтан Ge-кристалына «тұрғанда» оның бір электроны еркін болып қалады.

 

Бұл артық электрон өте қозғалғыш, сондықтан потенциалдар айырымы пайда болғанда ток тасымалдаушы бола алады. Еркін электрондар санын (мөлшерін) жартылай өткізгіш ішіне енгізілетін қоспа атомдар санын өзгертіп бақылауға (тексеруге) болады. Қоспаларды жартылай өткізгіштерге енгізгенде еркін электрондар пайда болса – бұл жартылай өткізгіш енгізілген қоспа донор деп аталады, ал жартылый өткізгішінің өзі қоспалы жартылай өткізгіш деп аталады.

 

 

Сурет 2

 

Донор қоспасы бар жартылай өткізгіштерде өткізгіштік еркін электрондармен сипатталады да, бұндай жартылай өткізгіштерді n-типті (negative) деп атайды.

 

 

 

Сурет 3

 

Егер жартылай өткізгіш – кристалл торы ішіне сыртқы қабаттарыда үш электрон болатын, мысалы Бор, Индий атомдарын енгізетін болсақ, электронның жоқтығы кристалл ішінде кемтіктің пайда болуына келтіреді (сурет 3). Сырттан түсірілген кернеу бұндай жартылай өткізгіштерде электрондардың оң таңбалы түйіспеге, ал кемтіктердің теріс таңбалы түйіспе жағына қозғалысына келтіріледі. Кемтіктердің қозғалысын да ток ретінде қарастыруға болады. Жартылай өткізгіштерді р-типті (positive) деп, ал қоспаларды акцепторлар деп атауға келіскен.