Дотоод болон хольцын хагас дамжуулагч байдаг. Эдгээрт цэвэр хагас дамжуулагч (өөрөөр хэлбэл хольцгүй эсвэл хольцын агууламж маш бага байдаг тул хагас дамжуулагчийн дамжуулалтад мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй хагас дамжуулагч) орно. Дамжуулах чадварийм цэвэр хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг эзэмшдэг.

Нэмэлт хагас дамжуулагчийн цахилгаан шинж чанарыг маш бага хэмжээгээр зохиомлоор нэвтрүүлсэн хольцоор тодорхойлдог. Жишээлбэл, цахиурт ердөө 0.001% бор оруулах нь өрөөний температурт түүний дамжуулах чанарыг 1000 дахин нэмэгдүүлдэг.

Хагас дамжуулагчийн бохирдлоос үүсэх цахилгаан дамжуулах чанарыг гэнэ хольц дамжуулах чанар.

Зураг 5а нь дотоод хагас дамжуулагчийн энергийн зурвасыг харуулав Т=0.

Валентын зурвас нь электронуудаар бүрэн дүүрсэн, дамжуулах зурвас нь бүрэн чөлөөтэй байдаг. Ферми түвшин нь зурвасын завсар дунд байрладаг. At Т=0 дулааны хөдөлгөөн байхгүй, цахилгаан орон нь электронуудыг валентийн зурвасаас дамжуулалтын зурваст шилжүүлж чадахгүй тул дотоод хагас дамжуулагч нь дараах байдлаар ажилладаг. Т=0 диэлектрик шиг.

Температурт Т> 0, валентын зурвасын дээд түвшнээс зарим электронууд дулааны хөдөлгөөний энергийн улмаас бага дамжуулалтын түвшин рүү шилждэг (Зураг 5б). Хэрэв та гаднах цахилгаан талбарыг хэрэглэвэл дамжуулалтын зурвасын электронууд хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Хэсэгчилсэн дүүрсэн дамжуулалтын зурвасын электронууд нь сөрөг цэнэгийн тээвэрлэгчид юм. Хагас дамжуулагчийн энэ дамжуулалтыг электрон гэж нэрлэдэг.

Зураг 5. Дотоод хагас дамжуулагчийн энергийн диаграмм

a – at Т=0; б - цагт Т>0

Электронууд зурвасын зайг гатлахын тулд хагас дамжуулагчийг хангах ёстой энергийг идэвхжүүлэх энерги гэнэ. Валентын зурвасын дээд түвшнээс зарим электроныг зайлуулсны дараа түүний дотор хоосон орон зай эсвэл нүх үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь гадаад талбарт эерэг цэнэгтэй бөөмс шиг ажилладаг. Нүх нь хагас дамжуулагчийн эерэг цэнэг зөөгч юм. Гаднах цахилгаан талбайд нүхнүүд электронуудын эсрэг чиглэлд хөдөлдөг. Энэ төрлийн дамжуулалтыг нүхний дамжуулалт гэж нэрлэдэг. Тиймээс дотоод хагас дамжуулагч нь электрон ба нүх гэсэн хоёр төрлийн дамжуулалтыг харуулдаг.

Электрон нүхний хос үүсэх процессыг нэрлэдэг үетээвэрлэгчид.

Үүний зэрэгцээ, урвуу үйл явц тохиолддог, гэж нэрлэдэг дахин нэгтгэхэлектрон дамжуулалтын бүсээс валентын зурваст буцаж ирэх үед. Энэ тохиолдолд хоёр цэнэг зөөгчийг болорын дамжуулах чанараас хасдаг: электрон ба нүх.

Хагас дамжуулагчийн доторх температур бүрт электрон болон нүхний концентраци тэнцүү байх үед үүсэх ба рекомбинацын үйл явцын хооронд тэнцвэр тогтдог.

4. Хагас дамжуулагчийн хольцын дамжуулалт

Хагас дамжуулагчийн торны хэсгүүдийн зарим атомыг валент нь үндсэн атомуудын валентаас нэгээр ялгаатай атомуудаар сольсон тохиолдолд хольц дамжуулах чанар үүсдэг.

Зураг 6-д германий торыг уламжлалт байдлаар харуулав. Энэ нь алмааз хэлбэрийн тортой бөгөөд атом бүр нь валентын холбоогоор холбогдсон хамгийн ойрын дөрвөн хөршөөрөө хүрээлэгдсэн байдаг.

Зураг 6. Германы хавтгай торны загвар

Зарим германий атомыг таван валент хүнцлийн атомуудаар сольсон гэж үзье (Зураг 7). Хамгийн ойрын дөрвөн хөрштэй холбоо тогтоохын тулд хүнцлийн атом 4 валентын электрон ашигладаг (Зураг 7a). Тав дахь электрон нь холбоо үүсэхэд оролцдоггүй. Энэ нь атомтайгаа илүү сул холбоотой байдаг. Түүний холбох энерги нь
=0.015 эВ. Ийм энергийг электронд өгөхөд атомаас салж, германий торонд чөлөөтэй хөдлөх чадварыг олж авдаг бөгөөд ингэснээр дамжуулагч электрон болж хувирдаг. Хамтлаг онолын хэлээр энэ үйл явцыг дараах байдлаар илэрхийлж болно. Дүүргэгдсэн валентын зурвас ба цэвэр германий дамжуулалтын зурвасын хооронд шууд дамжуулалтын зурвасын доод хэсэгт, түүнээс хол зайд хүнцэлийн валентын электронуудын нарийн энергийн түвшин (Зураг 8) байдаг.
=0.015 эВ. Үүнийг бохирдлын түвшин гэж нэрлэдэг. Электронуудад бохирдлын энергийн түвшинг өгөх үед
=0.015 эВ тэд дамжуулах зурваст шилжинэ. Энэ тохиолдолд үүссэн эерэг цэнэгүүд нь суурин хүнцлийн атомууд дээр байрладаг бөгөөд нүх үүсдэггүй.

Дамжуулах электронуудын эх үүсвэр болох хольцыг донор гэж нэрлэдэг ба эдгээр хольцын түвшинг донорын түвшин гэж нэрлэдэг..

Одоо германий торонд зарим атомууд гурван валентын индий атомуудаар солигддог гэж үзье (Зураг 9а).

Хамгийн ойрын дөрвөн хөрштэй холбоо үүсгэхийн тулд индий атомд нэг электрон дутагдаж байна. Үүнийг германий атомаас "зээлж" авч болно.

Тооцооллоос харахад энэ нь 0.015 эВ-ийн эрчим хүчний зарцуулалтыг шаарддаг. Зураг 9б-ийн эвдэрсэн холбоо (нүх) нь нутагшсан хэвээр үлдэхгүй, харин германий торонд чөлөөт эерэг цэнэг “+e” хэлбэрээр хөдөлдөг. Зураг 10-д индий хольц агуулсан германий энергийн зурвасыг харуулав. Зайгаар дүүргэсэн валентын зурвасын дээд ирмэг дээр шууд
=0.015 эВ нь индий атомын дүүргэгдээгүй энергийн түвшин юм. Эдгээр түвшнүүдийн дүүргэсэн валентын зурваст ойрхон байгаа нь харьцангуй бага температурт ч валентын зурвасаас электронууд хольцын түвшинд шилжихэд хүргэдэг. Тэд индий атомуудтай холбогдох үед германий торонд шилжих чадвараа алдаж, дамжуулах чанарт оролцдоггүй (электронууд нь хольцоор баригддаг). Одоогийн тээвэрлэгчид нь зөвхөн валентын зурваст харагдах нүхнүүд юм.

Валентын зурвасаас электронуудыг барьж авдаг хольцыг акцептор гэж нэрлэдэг ба эдгээр хольцын энергийн түвшинг хүлээн авагчийн түвшин гэж нэрлэдэг..

Зураг 9. Германы тор дахь индийн атом a) Ge атомыг In атомаар солих б) нүх үүсэх	10-р зураг. Хүлээн авагч хольц агуулсан германий энергийн диаграмм (In)

Тиймээс, электрон ба нүхээр нэгэн зэрэг явагддаг дотоод дамжуулалтаас ялгаатай нь хольцын дамжуулалт нь ихэвчлэн ижил тэмдгийн дамжуулагчаас үүсдэг: донорын дамжуулалтын хувьд электронууд, хүлээн авагчийн дамжуулалтын хувьд нүхнүүд. Эдгээр хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийг нэрлэдэг гол.

Тэдгээрээс гадна хагас дамжуулагчийг агуулдаг үндсэн бусэлектронууд валентийн бүсээс дамжуулалтын зурваст шилжсэнээс үүссэн цэнэгийн тээвэрлэгчид; электрон хагас дамжуулагч - нүх, нүхний хагас дамжуулагч - электрон. Цөөнхийн тээвэрлэгчдийн концентраци нь гол тээвэрлэгчдийн концентрациас хамаагүй бага байдаг.

Өөрийгөө дамжуулах чадвар

Төрөл бүрийн бодисын дамжуулалтын квант онолыг авч үзье. Үүнийг сануулъя дамжуулах чанарцэнэг тээвэрлэгчдийн хэрэглэж буй цахилгаан талбайн дагуу чиглэлтэй хөдөлгөөн хийх чадвар (талбайн эсрэг сөрөг цэнэг зөөгч, талбайн дагуух эерэг цэнэг зөөгч). Хагас дамжуулагч бодисын хувьд бодисын химийн найрлагын цэвэр байдлаас хамааран хоёр төрлийн дамжуулагч байж болно.

Ялгах эзэмшдэгТэгээд хольцхагас дамжуулагч. Эдгээрт химийн цэвэр хагас дамжуулагч, өөрөөр хэлбэл зөвхөн нэг төрлийн атом (эсвэл молекул) агуулсан, гадны хольцгүй хагас дамжуулагч орно. Ийм хагас дамжуулагчдад зөвхөн дотоод дамжуулалт.

Дотоод дамжуулалт нь электронууд валентын зурвасын дээд түвшнээс дамжуулах зурвас руу шилжих үед үүсдэг бөгөөд хэрэв тэдгээр нь зурвасын зөрүүтэй тэнцүү (эсвэл түүнээс бага зэрэг их) хангалттай нэмэлт энерги хүлээн авдаг. Жишээ нь. Энэхүү энергийг 9-р лекцэд дурьдсанчлан торны дулааны чичиргээний үр дүнд эсвэл гэрлийн квантын нөлөөн дор электроноор олж авч болно. hν.

Цагаан будаа. 12.1. Хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт

Дулааны чичиргээний энерги нь дүрмээр бол гэрлийн квантийн энергиээс хамаагүй бага байдаг тул ямар төрлийн энерги нь дамжуулах чанарыг өдөөх нь болорын зурвасын завсараас хамаарна. Электрон дамжуулалтын зурваст шилжих нь төрөлттэй тохирч байна хоёр чөлөөт бөөмс: энерги нь дамжуулалтын зурвасаас зөвшөөрөгдөх утгуудын аль нэгтэй тэнцүү болж хувирдаг электрон, түүнчлэн энерги нь валентын зурвасын утгуудын аль нэгтэй тэнцүү нүх. Эдгээр бөөмс нь гүйдэл дамжуулагч бөгөөд электрон ба нүх хоёулаа дамжуулалтыг бий болгодог. Хэрэв ийм талст дээр боломжит зөрүүг хэрэглэвэл электрон болон нүх хоёулаа бүх дээжийн дагуу хөдөлж болно. Энэ үзэгдлийг хоёр дахь лекц дээр аль хэдийн хэлэлцсэн бөгөөд үүнийг дотоод фотоэлектрик эффект гэж нэрлэдэг.

Та өгөгдсөн бодисын цахилгаан дамжуулах чанарыг олж болно. Үүнийг хийхийн тулд бид электрон ба нүхний энергийн хуваарилалтыг ашиглана (10-р хэсгийг үзнэ үү). Электрон ба нүхнүүд нь фермионууд байдаг тул i.e. Хагас бүхэл тоо ээрэх тоосонцор нь Ферми-Диракийн статистикт захирагддаг гэсэн үг.

(12.1)

Параметр Э Фгэж нэрлэдэг Ферми энерги. Ферми түвшин нь хоёулангийнх нь тоо ижил байх тохиолдолд бүх эзлэгдсэн болон бүх чөлөөт мужуудын дундах виртуал түвшин юм. Хамгийн тохиромжтой нь бүх чөлөөт түвшин нь Ферми түвшнээс дээш, бүх эзлэгдсэн түвшин доор байрладаг. Гэсэн хэдий ч бодит талстуудад Ферми түвшнээс дээш электрон эзэлдэг түвшин байвал чөлөөт түвшин нь Ферми түвшнээс доогуур байж болно. Металлын хувьд Ферми түвшин нь дамжуулалтын зурваст байдаг. Дотоод (өөрөөр хэлбэл цэвэр) хагас дамжуулагчийн хувьд тасалгааны температур дахь Ферми энерги нь зурвасын завсартай ойролцоо байдаг тул:

(12.2)

Хаана Жишээ нь- зурвасын зайны өргөн.

Дамжуулах зурваст шилжсэн электронуудын тоо (мөн валентын зурваст үлдсэн нүхнүүд) нь электрон харгалзах энергитэй байх магадлалтай пропорциональ байна.

Дамжуулах чадвар нь чөлөөт гүйдлийн дамжуулагчийн тооноос шууд хамаардаг, өөрөөр хэлбэл функцтэй пропорциональ болж хувирдаг. f(E):

(12.4)

эсвэл (12.5)

Дотоод хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанар нь температурын хувьд экспоненциалаар нэмэгдэж байгааг харж болно (Зураг 12.2). Хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанарыг өөр өөр температурт хэмжих замаар зурвасын зайг тодорхойлж болно. Хагас логарифмын координатуудад (12.2-р зураг шиг) шулуун шугамын налуу өнцгийн тангенс нь пропорциональ байна. Жишээ нь.

Цагаан будаа. 12.2. Цахилгаан дамжуулах чанарын хамаарал

температурын дотоод хагас дамжуулагч

Температур нэмэгдэх тусам металлын цахилгаан дамжуулах чанар шугаман буурдаг гэдгийг санацгаая. Энэ ялгаа нь хагас дамжуулагч ба металлын дамжуулалтын шинж чанар нь үндсэндээ өөр өөр байдагтай холбон тайлбарладаг.

Бохирдлын дамжуулалт

Цахилгаан ба оптик шинж чанарууд хольцын хагас дамжуулагчбайгалийн болон зохиомлоор оруулсан хольцоос хамаарна. Мэдээжийн хэрэг, материалын шинж чанарыг үр дүнтэй хянахын тулд бодисын найрлага дахь хольцын хэмжээг хатуу хянах шаардлагатай байдаг допинг. Өгөгдсөн хольцын концентрацийг бий болгох нь нэлээд хэцүү, гэхдээ боломжтой ажил юм. Зарим бодис нь байгалийн хольцыг тодорхой хэмжээгээр агуулдаг гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Ийм тохиолдолд материалын оптик болон цахилгаан шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг судалж, дараа нь харгалзан үзэх шаардлагатай.

Сонгодог хагас дамжуулагчийн жишээн дээр хольцын дамжуулалтын механизмыг авч үзье Ге, Мөн Си. Хоёр элемент хоёулаа дөрвөн валент бөгөөд болор дахь атомууд нь ковалент хүчээр холбогддог. Энэ нь сүлжээн дэх атом бүр хос электроныг хуваалцан ижил төстэй дөрвөн атомаар хүрээлэгдсэн бөгөөд тэдгээртэй холбогддог гэсэн үг юм.

Цагаан будаа. 12.3. Болор торны хавтгай дүрс

хамгийн тохиромжтой 4 валентын болор

Хэрэв болор нь хамгийн тохиромжтой бол атомын эргэн тойрон дахь бүх холбоо нь ханасан байна - чөлөөт газар байхгүй, атомуудын хоорондын зайд чөлөөт электрон байхгүй байна (Зураг 12.3).

Нэг гол атомын оронд валент нь нэг нэгжээр өндөр атом (фосфорын атом) болор руу орлоо гэж бодъё. Пболор хэлбэрээр Ге). 5 фосфорын электроны 4 нь зэргэлдээх германий атомуудын хооронд тархаж, 5 дахь электрон нь сул холбоосын улмаас ойролцоо байх болно (Зураг 12.4).

Цагаан будаа. 12.4. Болор торны хавтгай дүрс

Ге 5 валентын фосфорын хольцтой

Энэ холболт нь болорыг халаах эсвэл гэрэлтүүлэх замаар амархан эвдэрч болно. Салсан электрон нь чөлөөтэй байх ба потенциалын зөрүүг ашиглах үед зохих чиглэлд шилжих боломжтой болно. Кристалд чөлөөт электрон нэмдэг хольцыг нэрлэдэг хандивлагч.

Эрчим хүчний диаграммд донорын хольц нь дамжуулалтын зурвасын ёроолоос тодорхой зайд байрлах түвшинд тохирно. Бохирдлын түвшин ба дамжуулах зурвасын хоорондох зай нь энергитэй пропорциональ байна E хольц, энэ нь эх атомаас хольцын электроныг зайлуулахад шаардлагатай, i.e. электроныг чөлөөт төлөвт шилжүүлэх (Зураг 12.6 а). Түүний атомаас электрон салж, чөлөөт төлөвт шилжих баримт нь электрон дамжуулалтын зурваст шилжсэн гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд суллагдсан донорын түвшин нь ямар ч чөлөөт электроныг хэсэг хугацаанд барьж чаддаг, өөрөөр хэлбэл унжсан фосфорын холбоо нь электронуудын богино хугацааны хадгалалт болж чаддаг.

Үүний үр дүнд бид дамжуулагч электроныг олж авдаг бөгөөд дотоод дамжуулалтаас ялгаатай нь (дээрээс харна уу) чөлөөт нүх үүсдэггүй. Энэ тохиолдолд бүртгэгдсэн гүйдэлд оруулах хувь нэмрийг ихэвчлэн ийм хагас дамжуулагчийн гол цэнэг тээвэрлэгч болох электронууд, мөн нүхнүүд нь цөөнх болно. Ийм болор дахь дамжуулалтын төрлийг электрон эсвэл гэж нэрлэдэг n-төрөл, мөн болор нь өөрөө болор статусыг хүлээн авдаг электрон дамжуулалтэсвэл болор n-төрөл.

Хэрэв гурван валент хольцыг дөрвөн валентын талст руу оруулбал 4-р электрон байхгүй тул хольцын хажууд байрлах атомын дөрвөн бондын аль нэг нь ханаагүй болно (Зураг 12.5). Ийм хоосон газар (нүх) нь хөрш зэргэлдээ газраас электроныг амархан барьж авдаг - энэ нь нүхний чөлөөт төлөв рүү шилжихтэй тохирч байна.

Цагаан будаа. 12.5. Болор торны хавтгай дүрс

Си 3 валентын борын хольцтой

Болор талст боломжит зөрүүг хэрэглэх үед нүх нь дамжуулагч электронтой ижил аргаар, зөвхөн эсрэг чиглэлд хөдөлдөг. Тиймээс заасан төрлийн хольцтой болор байх болно нүхний төрлийн дамжуулах чанарэсвэл болор гэж нэрлэнэ х-төрөл. Эрчим хүчний диаграммд хольцын дүр төрхийг энэ тохиолдолд гэж нэрлэдэг хүлээн авагч, дээрх валентын зурвасын дээд хэсгийн ойролцоох зурвасын завсар дахь түвшний харагдах байдлаар тусгагдах болно E хольц. Валентын зурвасын эзлэгдсэн түвшнээс энэ түвшинд электрон баригдах бөгөөд үүнд чөлөөт нүх үлдэх болно (Зураг 12.6 b).

Цагаан будаа. 12.6. Бохирдлын дамжуулалт: a) электрон, б) нүх

P хэлбэрийн дамжуулалттай талстуудад зөвхөн нүхнүүд чөлөөтэй байдаг нь нэмэлт энергигүйгээр чөлөөт электронууд гарч ирдэггүй нь ойлгомжтой. Цооногууд нь дийлэнх цэнэг тээвэрлэгч, электронууд нь цөөн тооны цэнэг тээвэрлэгч юм. Үүний үр дүнд гүйдэл нь голчлон нүхнүүдийн эмх цэгцтэй хөдөлгөөнийг илэрхийлэх болно (тэдгээрийн хөдөлгөөний чиглэл нь гүйдлийн чиглэлтэй давхцдаг).

Донор ба хүлээн авагч хольцын өвөрмөц чанар нь энергийн диаграм дээрх тэдгээрийн түвшинг туузан дээр зөвхөн тодорхой байдлаар байрлуулж болно: донорын хольц нь туузны завсарын дээд хэсэгт, хүлээн авагчийн хольцын доод хэсэгт түвшинг өгдөг. Кристал найрлага дахь хольцын харагдах байдал нь Ферми түвшний байрлалыг өөрчлөхөд хүргэдэг (дээрхийг үзнэ үү).

Ялангуяа донорын хольцтой болорын хувьд түвшин Э Фдээшээ дээш өргөгдөнө, хүлээн авагчийн хольцтой болор нь доошоо хөдөлдөг (Зураг 12.6). Ферми түвшин нь хагас дамжуулагчийн чухал шинж чанар бөгөөд онол нь энэ ойлголтыг ашиглахгүйгээр хийх боломжгүй юм p-nшилжилтүүд.

Хольцын дамжуулалт бүхий талстыг бэлтгэхдээ бусад валентийн атомуудыг нэвтрүүлсэн хольц болгон ашиглаж болно гэдгийг нэмж хэлье. Дараа нь валентын зөрүүБолор атом бүр хэдэн чөлөөт цэнэг зөөгчийг (электрон эсвэл нүх) болор руу оруулж байгааг харуулдаг.

Материалын өндөр цахилгаан дамжуулах чанарыг олж авахын тулд өндөр байх шаардлагатай цэнэг зөөгч концентраци(болорын нэгж эзэлхүүн дэх цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоо). Энэ нь хүссэн төрлийн хольцыг хяналттай нэвтрүүлэх замаар хийгддэг. Орчин үеийн технологиОруулсан атомын тоог шууд утгаараа тус тусад нь тооцох боломжтой болгоно. Та Холл эффектийг ашиглан цэнэгийн тээвэрлэгчдийн концентрацийг хэмжиж, тэдгээрийн төрлийг (электрон эсвэл нүх) тодорхойлж болно (цахилгаан соронзон судлалын хичээлийг үзнэ үү).

Ерөнхийдөө хагас дамжуулагч материалын дамжуулах чанар нь дотоод болон хольцын дамжуулалтаас бүрдэнэ.

(12.6)

Бохирдлын дамжуулалт нь дотоод дамжуулалттай адил температураас экспоненциал хамааралтай байдаг.

(12.7)

Харьцангуй бага температурт гол үүрэг нь хольцын дамжуулалт (Зураг 12.7 I хэсэг) гүйцэтгэдэг. Хагас логарифмын координат дахь дамжуулалтын температураас шууд хамаарах налуугаас хольцын идэвхжүүлэлтийн энергийг тодорхойлж болно. E хольц, учир нь tgα ойролцоогоорзурвас дахь хольцын түвшний гүнтэй пропорциональ байна.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр бүх хольцын атомууд аль хэдийн оролцож байх үед тодорхой температурын мужид дамжуулах чанар тогтмол хэвээр байна (Зураг 12.7 II хэсэг).

Цагаан будаа. 12.7. Хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанарын температураас хамаарах хамаарал

Өөрийнхөө дамжуулах чадварыг идэвхжүүлэх температураас эхлэн материалын эсэргүүцлийн бууралт дахин ажиглагдаж байна (Зураг 12.7 III хэсэг). Харгалзах хэсгийн налуу өнцгийн тангенс уйлахХагас дамжуулагчийн өөрийн дамжуулах чадварыг идэвхжүүлэх энергитэй пропорциональ, өөрөөр хэлбэл. түүний зурвасын завсарын өргөн.

Хагас дамжуулагч- тусгай дамжуулалтын хувьд дамжуулагч ба диэлектрикийн хоорондох завсрын байрлалыг эзэлдэг материал. Байгалийн хувьд тэдгээр нь элемент (4,5,6 бүлэг), жишээлбэл, Si, Ge, As, Se, сульфид, исэл гэх мэт химийн нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг.

Ялгах өөрийн (цэвэр) ба бохирдолхагас дамжуулагч.

Температурыг T > 0 К хүртэл халаахад, түүнчлэн гэрэлтүүлэг эсвэл цацраг туяагаар электрон (ковалентын) холбоо тасарч, энэ нь ковалент холбоо тасрах цэг дээр хоосон орон зай үүсэхэд хүргэдэг электрон гарч ирнэ - нүх нь эерэг цэнэгтэй тохирч байна. Цоорхойг хөрш ковалент бондын электронууд эсвэл чөлөөт электронууд эзэлж болно. Үүний үр дүнд энэ нь болорыг тойрон хөдөлж эхэлдэг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр чөлөөт электронуудын тоо нэмэгддэг (илүү олон холбоо тасардаг) ба үүний дагуу нүхнүүд нэмэгддэг.

Ийм хагас дамжуулагчийг цахилгаан дамжуулах хэлхээнд холбосноор цахилгаан орон үүсэхэд электрон ба нүхний чиглэсэн хөдөлгөөн үүснэ, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэл гүйнэ.

Иймээс цэвэр хагас дамжуулагчид хэвийн нөхцөлд үргэлж тэнцүү тооны чөлөөт электронууд ба нүхнүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь хагас дамжуулагчийн байгалийн цахилгаан дамжуулах чанар.Дотоод дамжуулалт нь дотоод (цэвэр) хагас дамжуулагчийн (Ge, Se, GaAs) дамжуулах чанар юм.

Үзэл бодлоор квант (хамтлаг) онолхагас дамжуулагч нь валентын зурвас (I) ба дамжуулагч зурвас (3) -аас гадна байдаг. зурвасын завсар (2), электронууд байж чадахгүй энергийн утга.

T = 0 K үед валентын зурвас нь электронууд болон зурвасын цоорхойгоор бүрэн дүүрсэн байна , бага, дамжуулах зурвасын энергийн түвшин чөлөөтэй байна. Хэрэв хагас дамжуулагчийг халаах үед электронууд энерги эсвэл цахилгаан соронзон орны энергийг авдаг бол , Гэрэл эсвэл цацраг идэвхт цацрагаар цацраг туяагаар цацраг туяагаар цацраг туяагаар электронууд дамжуулалтын зурваст шилжиж (Зураг 3) чөлөөтэй болдог. Энэ тохиолдолд хагас дамжуулагч нь гүйдэл дамжуулах чадвартай бөгөөд тэдгээрийн дамжуулагч нь электрон ба нүх байх болно. Сонгодог үзэл баримтлал ба квант ойлголтын хооронд зөрчилдөөн байдаггүй.

Тиймээс хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулах гүйдэл нь электрон ба нүхний гүйдлээс бүрдэнэ.

Хагас дамжуулагчийн хольцын дамжуулалт

Бохирдлын шинж чанараас хамааран хольцын дамжуулалт нь хоёр төрөл байж болно. n-төрөл - электрон, p-төрөл - нүх. n төрлийн цахилгаан дамжуулах чанарүндсэн хагас дамжуулагч (жишээлбэл, цахиур) үед үүсдэг. ) өндөр валенттай бага хэмжээний хольц (жишээлбэл, хүнцэл) нэмнэ. Дараа нь болор торыг бүтээхэд хольцын атом нэмэлт электронтой болно. Бохир электронууд нь дотоод дамжуулагч электронуудад нэмэгдэх болно. Гэхдээ энэ шалтгааны улмаас электронуудын концентраци нь нүхнийхээс хамаагүй их байх болно. Ихэнх гүйдлийн тээвэрлэгчид нь электронууд (тэдгээрийн олон байдаг), цөөнхийн тээвэрлэгчид нь нүхнүүд байх болно (тэдгээрийн цөөхөн нь байдаг). Хольцын хагас дамжуулагчийн энэхүү дамжуулалтыг n төрлийн (цахим) гэж нэрлэдэг, учир нь хольц нь электронуудын донор (нийлүүлэгч) юм. Хольц нь үндсэн хагас дамжуулагчаас бага валенттай тохиолдолд (жишээлбэл, цахиур) Си)бортой Б, дараа нь тор барих үед борын атомуудад нэг электрон дутагдана. Бөглөөгүй холболтын нүх гарч ирнэ. Хагас дамжуулагчийн хольц дахь нүхний концентраци нь электронуудын агууламжаас хамаагүй их байх болно. Энэ төрлийн хольцын дамжуулалтыг гэж нэрлэдэг p-төрөл (нүх), учир нь хольц нь электрон цуглуулагч (хүлээн авагч) юм. Бага хэмжээний хольц байгаа нь хагас дамжуулагчийн дамжуулалтыг хэдэн сая дахин нэмэгдүүлдэг тул хольцын хагас дамжуулагч дахь гүйдэл нь голчлон электрон эсвэл нүхээр үүсгэгддэг.

Квантын онолхагас дамжуулагч талст дахь дамжуулагчийн (3) валентын зурвас (1) -тэй холбоотой донор ба хүлээн авагчийн энергийн түвшний өөр өөр байрлалаар хольцын хагас дамжуулагч үүсэхийг тайлбарлав. Донорын энергийн түвшин ойролцоо байнадамжуулалтын зурвасын түвшинд. Валентын зурваст нүх үүсгэхгүйгээр электронууд амархан нэвтэрдэг. Ихэнх тээвэрлэгчид нь электронууд (n-төрөл) байх болно. Акцепторын энергийн түвшин нь валентын зурваст ойрхон байрладаг тул валентын зурваст электронууд түүнийг орхиж, дотор нь нүх үүсгэдэг. Гол тээвэрлэгчид нь нүхнүүд (p төрлийн дамжуулалт) байх болно.

Хагас дамжуулагч диодууд

Аливаа хагас дамжуулагч төхөөрөмж нь нэг буюу хэд хэдэн электрон нүхний уулзвартай байдаг. Электрон нүхний уулзвар (эсвэл n-p уулзвар) нь өөр өөр төрлийн дамжуулалттай хоёр хагас дамжуулагчийн хоорондох холбоо барих хэсэг юм. Хоёр n ба p төрлийн хагас дамжуулагчтай холбогдох үед диффузын процесс эхэлдэг: нүхнүүд p мужаас n муж руу, электронууд эсрэгээрээ n мужаас p муж руу шилждэг. Үүний үр дүнд контактын бүсийн ойролцоох n-бүсэд электроны концентраци буурч, эерэг цэнэгтэй давхарга гарч ирдэг. P-бүсэд нүхний концентраци буурч, сөрөг цэнэгтэй давхарга гарч ирнэ. Ийнхүү хагас дамжуулагчийн интерфэйс дээр цахилгаан давхар давхарга үүсдэг бөгөөд энэ талбар нь электронууд ба нүхнүүд бие бие рүүгээ тархах процессоос сэргийлдэг (Зураг 1.14.1). Өөр өөр төрлийн дамжуулалт бүхий хагас дамжуулагчийн хоорондох хилийн бүс (блоклох давхарга гэж нэрлэдэг) нь ихэвчлэн хэдэн арван, хэдэн зуун атом хоорондын зайд хүрдэг. Энэ давхаргын зайны цэнэгүүд нь p ба n мужуудын хооронд U z блоклох хүчдэлийг үүсгэдэг

n-p уулзвар нь нэг талын дамжуулалтын гайхалтай шинж чанартай байдаг.

p ба n төрлийн хагас дамжуулагчтай холбоо барих үед блоклох давхарга үүсэх

Хэрэв эх үүсвэрийн эерэг туйл нь n мужид, сөрөг туйл нь p мужид холбогдсон байхаар n-p уулзварын хагас дамжуулагчийг гүйдлийн эх үүсвэрт холбовол блоклох давхарга дахь талбайн хүч нэмэгдэнэ. p муж дахь нүх ба n бүс дэх электронууд n-p уулзвараас холдож, улмаар блоклох давхарга дахь цөөнхийн тээвэрлэгчийн концентрацийг нэмэгдүүлнэ. n-p уулзвараар гүйдэл бараг байдаггүй. Энэ тохиолдолд n-p уулзварт хэрэглэх хүчдэлийг урвуу гэж нэрлэдэг. Маш бага урвуу гүйдэл нь зөвхөн хагас дамжуулагч материалын дотоод дамжуулалт, өөрөөр хэлбэл p-бүсэд чөлөөт электронуудын бага концентраци, n-бүсэд нүхнүүд байгаатай холбоотой юм.

Хэрэв эх үүсвэрийн эерэг туйлыг p мужид, сөрөг туйлыг n мужтай холбосон n-p уулзварыг эх үүсвэртэй холбовол блоклох давхарга дахь цахилгаан орны хүч буурах болно. ихэнх тээвэрлэгчдийн контактын давхаргаар дамжин шилжихийг хөнгөвчилдөг. p-бүсийн нүхнүүд ба n-бүсийн электронууд бие бие рүүгээ хөдөлж, n-p уулзварыг гаталж, урагш чиглэсэн гүйдэл үүсгэнэ. Энэ тохиолдолд n-p уулзвараар дамжин өнгөрөх гүйдэл нь эх үүсвэрийн хүчдэл нэмэгдэх тусам нэмэгдэх болно.

n-p уулзварын гүйдлийг бараг зөвхөн нэг чиглэлд дамжуулах чадварыг төхөөрөмжид ашигладаг хагас дамжуулагч диодууд. Хагас дамжуулагч диодууд нь цахиур эсвэл германий талстаар хийгдсэн байдаг. Тэдгээрийг үйлдвэрлэх явцад хольц нь тодорхой төрлийн дамжуулалт бүхий болор руу уусч, өөр төрлийн дамжуулалтыг өгдөг.

Хагас дамжуулагч диодыг хувиргахад шулуутгагч ашигладаг Хувьсах гүйдлийнбайнгын.

Цахилгаан дамжуулах чанар гэх мэт-шилжилт нь температураас ихээхэн хамаардаг тул урвуу гүйдэл нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Тиймээс, n-p уулзварнэг талын цахилгаан дамжуулах чадвартай. Энэ бол түүний оруулсан гол өмч юм хагас дамжуулагч диодын төхөөрөмжийн үндэс ба ажиллах зарчим.

Диод нь электрон нүхний уулзвар бөгөөд гэрлийн болон цахилгаан соронзон цацрагаас металл бүрхүүлээр хамгаалагдсан бөгөөд температурыг тогтворжуулах зориулалттай халаагчтай.

Давуу тал: өндөр үр ашигтай (98%), удаан эдэлгээтэй, удаан эдэлгээтэй.

Сул талууд: температураас хамаарна.

6. . 7. . 8. .

Хагас дамжуулагч- эдгээр нь температур нэмэгдэх, хольц агуулах, гэрэлтүүлгийн өөрчлөлт зэрэгт эсэргүүцэл нь буурдаг бодис юм. Эдгээр шинж чанараараа тэд металаас эрс ялгаатай. Ихэвчлэн хагас дамжуулагч нь электроныг гаргахад 1.5-2 эВ-ээс ихгүй энерги шаардагдах талстуудыг агуулдаг. Ердийн хагас дамжуулагч нь германи ба цахиурын талстууд бөгөөд атомууд нь ковалент холбоогоор нэгддэг. Энэ холболтын шинж чанар нь дээр дурдсан шинж чанаруудыг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. Хагас дамжуулагчийг халаахад тэдгээрийн атомууд ионждог. Гарсан электронуудыг хөрш атомууд барьж авах боломжгүй, учир нь тэдгээрийн бүх валентийн холбоо нь ханасан байдаг. Гадны цахилгаан талбайн нөлөөн дор чөлөөт электронууд нь талст дотор хөдөлж, үүсгэж болно электрон гүйдэлдамжуулах чанар. Кристал тор дахь атомуудын аль нэгний гаднах бүрхүүлээс электроныг салгаснаар эерэг ион үүснэ. Энэ ионыг электрон барьж авснаар саармагжуулж болно. Цаашилбал, холбогдсон электронууд атомаас эерэг ион руу шилжсэний үр дүнд алга болсон электронтой газрын талст дахь эмх замбараагүй хөдөлгөөний процесс - "нүх" үүсдэг. Гаднах байдлаар, холбогдсон электронуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөний энэ үйл явцыг эерэг цэнэгийн хөдөлгөөн гэж ойлгодог. Болорыг цахилгаан талбарт байрлуулах үед "нүх" -ийн дараалсан хөдөлгөөн үүсдэг - нүхний дамжуулалтын гүйдэл.

Тохиромжтой болорт гүйдэл нь тэнцүү тооны электрон ба "нүх"-ээр үүсгэгддэг. Энэ төрлийн дамжуулалтыг гэж нэрлэдэг өөрийн дамжуулах чадвархагас дамжуулагч. Температур (эсвэл гэрэлтүүлэг) нэмэгдэхийн хэрээр дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт нэмэгддэг.

Хагас дамжуулагчийн дамжуулах чанар нь хольцоос ихээхэн нөлөөлдөг. Донор болон хүлээн авагч хольцууд байдаг. Донорын хольцболороос илүү валенттай хольц юм. Ийм хольцыг нэмэхэд хагас дамжуулагч дотор нэмэлт чөлөөт электронууд үүсдэг. Ийм учраас бохирдлыг донор гэж нэрлэдэг. Цахим дамжуулалт давамгайлж, хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг n төрлийн хагас дамжуулагч. Жишээлбэл, n = 4 валенттай цахиурын хувьд донорын хольц нь n = 5 валенттай хүнцэл юм. Хүнцлийн хольцын атом бүр нэг дамжуулагч электрон үүсгэдэг.

Хүлээн авагчийн хольцболороос бага валенттай хольц юм. Ийм хольц нэмэхэд хагас дамжуулагчийн дотор нэмэлт тооны "нүх" үүсдэг. "Нүх" дамжуулах чанар давамгайлж, хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг p төрлийн хагас дамжуулагч. Жишээлбэл, цахиурын хувьд хүлээн авагч хольц нь n = 3 валенттай индий юм. Индий атом бүр нэмэлт "нүх" үүсэхэд хүргэдэг.

Ихэнх хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн ажиллах зарчим нь шинж чанарт суурилдаг pn уулзвар. Хоёр p ба n төрлийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг контактын цэг дээр холбоход электронууд n мужаас p муж руу, харин эсрэгээрээ p-бүс рүү "нүх" тархаж эхэлдэг. n-бүс нутаг. Энэ үйл явц цаг хугацааны хувьд эцэс төгсгөлгүй байх болно, учир нь энэ нь үүсэх болно саад давхарга, энэ нь электронууд болон "нүхнүүд" цааш тархахаас сэргийлнэ.

Вакуум диод шиг хагас дамжуулагчийн p-n-холбоо нь нэг талын дамжуулалттай байдаг: хэрэв та одоогийн эх үүсвэрийн "+"-ийг p-бүсэд, гүйдлийн эх үүсвэрийн "-"-ийг n-бүсэд холбовол, дараа нь блоклох давхарга устаж, p-n-холбоо нь гүйдэл дамжуулж, n-бүсээс электронууд p-бүс рүү, p-бүсээс n-бүс рүү “нүхнүүд” очно (Зураг 22). Эхний тохиолдолд гүйдэл тэг биш, хоёр дахь тохиолдолд гүйдэл тэг байна. Энэ нь хэрэв та "-" эх үүсвэрийг p мужид, "+" гүйдлийн эх үүсвэрийг n мужид холбовол блоклох давхарга өргөжиж, гүйдэл байхгүй болно гэсэн үг юм.

Хагас дамжуулагч диод p ба n төрлийн хоёр хагас дамжуулагчийн хоорондох контактаас бүрдэнэ. Хагас дамжуулагч диодууд нь жижиг хэмжээтэй, жин багатай, удаан эдэлгээтэй, механик бат бөх, өндөр үр ашигтай байдаг; Тэдний сул тал бол эсэргүүцлийн температураас хамаарах хамаарал юм.

Өөр нэг хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг радио электроникийн салбарт ашигладаг. транзистор, 1948 онд зохион бүтээсэн триод нь нэг биш, харин хоёр pn уулзвар дээр суурилдаг. Транзисторын гол хэрэглээ нь түүнийг сул гүйдэл ба хүчдэлийн дохионы өсгөгч болгон ашиглах ба хагас дамжуулагч диодыг гүйдлийн шулуутгагч болгон ашигладаг.

Транзисторыг нээсний дараа электроникийн хөгжлийн чанарын шинэ үе шат эхэлсэн - микроэлектроник нь электрон төхөөрөмж, харилцаа холбооны систем, автоматжуулалтын хөгжлийг чанарын хувьд өөр түвшинд хүргэсэн. Микроэлектроник нь нэгдсэн хэлхээний хөгжил, тэдгээрийн хэрэглээний зарчмуудыг авч үздэг. Нэгдсэн хэлхээнийнэг технологийн процесст үйлдвэрлэсэн транзистор, диод, резистор, холбогч утас гэсэн олон тооны харилцан уялдаатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цуглуулга гэж нэрлэдэг. Энэ үйл явцын үр дүнд нэг чип дээр 3500 хүртэлх элемент болох хэд хэдэн мянган транзистор, конденсатор, резистор, диодууд нэгэн зэрэг үүсдэг. Микро схемийн бие даасан элементүүдийн хэмжээс нь 2-5 микрон байж болох бөгөөд тэдгээрийн хэрэглээний алдаа нь 0.2 микроноос хэтрэхгүй байх ёстой. Орчин үеийн компьютерийн микропроцессор дээр байрладаг. 6х6 мм хэмжээтэй цахиурын болор нь хэдэн арван эсвэл бүр хэдэн зуун мянган транзистор агуулдаг.

Гэсэн хэдий ч p-n уулзваргүй хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг технологид бас ашигладаг. Жишээлбэл, термистор (температурыг хэмжих), фоторезистор (фото реле, аваарын унтраалга, зурагт болон VCR-ийн алсын удирдлагад).

Тодорхойлолт 1

Хагас дамжуулагчийн хувьд үндсэн зурвас нь өдөөгдсөн түвшний зурвасаас ∆ E хязгаарлагдмал энергийн интервалаар тусгаарлагддаг. Кондуктор түүнд нэр өгсөн валент, мөн сэтгэл хөдөлсөн төлөвүүдийн бүс нь байна дамжуулах бүс.

Хэрэв T = 0 K бол валентийн зурвасыг бүхэлд нь дүүргэнэ. Энэ тохиолдолд дамжуулах зурвас чөлөөтэй байна. Үүнээс үзэхэд үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо хагас дамжуулагч нь гүйдэл дамжуулах чадваргүй байдаг. Диэлектрик ба хагас дамжуулагчийн ялгаа нь ∆ E зурвасын зөрүү юм. ∆ E > 2 эВ үед хагас дамжуулагчийг диэлектрик гэж үзнэ.

Хагас дамжуулагчийн дотоод ба хольц дамжуулах чанар

Тайлбар 1

Хэрэв температур нэмэгдвэл электронууд болор торны ионуудтай энерги солилцож эхэлдэг. Энэ нь нэмэлт кинетик энергийг ≈ k T олж авахад хүргэж болно. Түүний тоо хэмжээ нь электронуудын заримыг дамжуулах зурваст шилжүүлэхэд хангалттай. Тэнд тэд гүйдэл дамжуулах чадвартай.

Тодорхойлолт 2

Валентын зурваст электронууд эзэлдэггүй квант төлөвүүд ялгардаг. Эдгээр нөхцлийг нэрлэдэг нүхнүүд. Тэд одоогийн тээвэрлэгчид юм.

Электронууд дүүргэгдээгүй төлөвт квант шилжилт хийх чадвартай. Энэ тохиолдолд дүүргэсэн төлөвүүд суллагдана, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь нүх болно. Үүний үр дүнд нүхний тэнцвэрт концентрацийн харагдах байдлыг ажиглаж болно.

Гаднах талбар байхгүй тохиолдолд түүний утга нь дамжуулагчийн бүх эзлэхүүнд ижил байна. Квантын шилжилт нь талбайн эсрэг хөдөлгөөнтэй хамт явагддаг. Энэ нь системийн боломжит энергийг багасгах чадвартай. Талбайн чиглэлд хөдөлгөөнтэй холбоотой шилжилт нь системийн боломжит энергийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Талбайн эсрэг шилжилтийн тоо талбайн дагуух шилжилтээс давамгайлж байвал хэрэглэсэн цахилгаан орны хөдөлгөөний дагуу хагас дамжуулагчаар гүйдэл гүйж эхэлнэ. Нээлттэй хагас дамжуулагч нь цахилгаан орон нь гаднах хүчийг нөхөх хүртэл гүйдлийн урсгалаар тодорхойлогддог. Эцсийн үр дүн нь одоогийн тээвэрлэгчид электрон биш харин эерэг цэнэгтэй нүхнүүдтэй адил юм. Үүнээс үзэхэд хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах хоёр төрөл байдаг: электрон ба нүх.

Металл болон хагас дамжуулагчийн одоогийн тээвэрлэгч нь электрон гэж тооцогддог бол нүхийг албан ёсоор нэвтрүүлдэг. Нүх нь эерэг цэнэгтэй бөөмс шиг байдаггүй. Гэхдээ цахилгаан орон дахь хөдөлгөөн нь эерэг цэнэгтэй бөөмсийг сонгодог байдлаар авч үзэхтэй адил юм. Дамжуулах зурвас дахь электронуудын бага концентраци ба валентын зурвас дахь нүхнүүд нь Больцманы сонгодог статистикийг ашиглах боломжийг олгодог.

Тайлбар 2

Нүх ба электрон дамжуулалт нь хольцтой холбоотой биш юм. Үүнийг хагас дамжуулагчийн дотоод цахилгаан дамжуулах чанар гэж нэрлэдэг.

Хэрэв бохирдолгүй төгс цэвэр дамжуулагч байвал дулааны хөдөлгөөн эсвэл гэрлийн нөлөөгөөр ялгарсан электрон бүр нэг нүх үүсэхтэй тохирч, өөрөөр хэлбэл гүйдэл үүсгэхэд оролцсон электрон ба нүхний тоо ижил байх болно.

Тохиромжтой цэвэр хагас дамжуулагч байх боломжгүй тул шаардлагатай бол тэдгээрийг зохиомлоор бий болгодог. Бага хэмжээний хольц байгаа ч гэсэн хагас дамжуулагчийн шинж чанарын өөрчлөлтөд нөлөөлдөг.

Хагас дамжуулагчийн хольцын дамжуулалт

Тодорхойлолт 3

Бусад химийн элементийн атомын хольцоос үүссэн хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанарыг гэнэ. хольцын цахилгаан дамжуулах чанар.

Тэдгээрийн багахан хэмжээ нь цахилгаан дамжуулах чадварыг нэмэгдүүлэхэд ихээхэн нөлөөлдөг. Металлуудад эсрэг үзэгдэл тохиолддог. Бохирдол нь металлын дамжуулалтыг бууруулахад тусалдаг.

Хольцтой хамт дамжуулах чадварын өсөлт нь хагас дамжуулагчийн зурвасын завсарт байрлах хагас дамжуулагчдад нэмэлт энергийн түвшин гарч ирдэгтэй холбон тайлбарладаг.

Донор ба хүлээн авагч хольц

Дамжуулах зурвасын доод ирмэгийн ойролцоо нэмэлт зурвасын түвшин гарч ирнэ. Хэрэв дамжуулалтын зурвасаас нэмэлт энергийн түвшинг тусгаарлах интервал нь зурвасын завсартай харьцуулахад бага байвал дамжуулалтын зурвас дахь электронуудын тоо нэмэгдэх бөгөөд энэ нь хагас дамжуулагчийн дамжуулалт өөрөө нэмэгдэнэ гэсэн үг юм.

Тодорхойлолт 4

Электроныг дамжуулалтын зурваст шилжүүлдэг хольцыг донор эсвэл донор хольц гэж нэрлэдэг. Нэмэлт энергийн түвшин гэж нэрлэдэг донорын түвшин.

Тодорхойлолт 5

Донорын хольцтой хагас дамжуулагч- Эдгээр нь электрон эсвэл n төрлийн хагас дамжуулагч юм.

Тодорхойлолт 6

Бохирдлыг оруулснаар валентын зурвасын дээд ирмэгийн ойролцоо нэмэлт түвшин гарч ирэхийг зөвшөөрнө үү. Энэ тохиолдолд энэ бүсээс электронууд нэмэлт түвшинд шилжинэ. Валентын зурвас нь дамжуулагчийн нүхний цахилгаан дамжуулах чанар гарч ирдэг тул нүхний харагдах байдлаар тодорхойлогддог. Ийм төрлийн хольцыг нэрлэдэг хүлээн авагч. Тэдгээрт байрлах нэмэлт түвшингүүд гэж нэрлэдэг хүлээн авагч.

Тодорхойлолт 7

Акцепторын хольцтой хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг нүх буюу p төрлийн хагас дамжуулагч. Холимог хагас дамжуулагч байдаг.

Хагас дамжуулагчийн дамжуулалтын төрлийг Холл эффектийн тэмдгээр тодорхойлно.

Тодорхойлолт 8

Хайлшлах- Энэ бол хольцыг нэвтрүүлэх үйл явц юм. Хэрэв хольцын түвшин өндөр байвал тэдгээрийн хуваагдал үүсдэг. Харгалзах энергийн бүсийн хилийн давхцал нь үйл явцын үр дүн гэж тооцогддог.

Жишээ 1

Цахиурын болор торонд байрлах хүнцэл, борын атомууд ямар төрлийн хольцд хамаарахыг тайлбарла.

Шийдэл

Цахиур нь тетравалент атом бөгөөд энэ нь атом нь 4 электрон агуулдаг гэсэн үг юм. Хүнцэл нь таван валент, өөрөөр хэлбэл 5-ыг агуулдаг бөгөөд тав дахь нь дулааны хөдөлгөөнөөс болж хуваагддаг. Эерэг хүнцэл ион нь торноос цахиурын атомуудын нэгийг нүүлгэн шилжүүлж, түүний байрыг эзэлдэг. Торны хэсгүүдийн хооронд дамжуулагч электрон гарч ирдэг. Үүнээс үзэхэд хүнцэл нь цахиурын донор хольц гэж тооцогддог.

Борыг цахиурын хольц гэж үзэхэд борын атом нь гурван электроноос бүрдэх гаднах бүрхүүлтэй болох нь тодорхой байна. Борын атом нь цахиурын талст дахь ойролцоох газраас дөрөв дэх электроныг барьж авдаг. Энд нүх гарч ирнэ. Түүнд гарч буй сөрөг борын ион нь болор торноос цахиурын атомыг нүүлгэн шилжүүлж, түүний байрыг эзэлдэг. Тэд дотор нь нүхний дамжуулалт үүссэн тухай ярьдаг. Борыг хүлээн авагч хольц гэж үздэг.

Хариулт:хүнцэл нь донор хольц, бор бол хүлээн авагч хольц юм.

Жишээ 2

Металлаас хагас дамжуулагч руу болон эсрэгээр нь гүйдэлтэй дулааны элементүүдийг өгсөн. Яагаад ийм зүйл болж байгааг тайлбарла.

Шийдэл

Уламжлал ёсоор бол халуун уулзвар дээр электрон ба нүхний дамжуулалт явагддаг. Учир нь электрон хагас дамжуулагчийн өндөр температурын төгсгөлд электронуудын хурд хүйтэн төгсгөлөөс хамаагүй их байдаг. Үүнээс үзэхэд электронууд цэнэгийн дахин хуваарилалтаас болж цахилгаан орон үүсэхээс өмнө халуун төгсгөлөөс хүйтэн төгсгөл хүртэл дамжих чадвартай бөгөөд сарнисан электронуудын урсгалыг зогсоодоггүй.

Зөвхөн тэнцвэрт байдал тогтоосны дараа бүх электроноо алдсан халуун төгсгөлд эерэг цэнэг, хүйтэн төгсгөлд сөрөг цэнэг онооно. Эерэг тэмдэгтэй халуун, хүйтэн төгсгөлийн хооронд боломжит зөрүү байна гэж дүгнэж болно.

Нүхний хагас дамжуулагч нь урвуу процессоор тодорхойлогддог. Тархалт нь халуун төгсгөлөөс хүйтэн төгсгөл хүртэл үргэлжилдэг бөгөөд эхний төгсгөл нь сөрөг цэнэгтэй, хүйтэн төгсгөл нь эерэг цэнэгтэй байдаг. Цахим хагас дамжуулагчаас ялгаатай нь боломжит ялгаа нь сөрөг утгатай болохыг бид олж мэдсэн.

Хэрэв та текстэнд алдаа байгааг анзаарсан бол үүнийг тодруулаад Ctrl+Enter дарна уу