Металдар, диэлектриктер және жартылай өткізгіштер.

Қатты дененің зоналық теориясындағы қатты денелердің әртүрлерінің электрлік қасиеттеріндегі айырмашылықтар:

1. тиым салынған энергетикалық зоналардың ендерімен және

2. рұхсат етілген энергетикалық зоналардың толықтырылуының әртүрлілігімен түсіндіріледі.

Электрондармен толық толтырылған зона, валенттік зона деп аталады.

Электрондармен не жартылай толтырылған, не бос зона өткізгіштік зона деп аталады.

Металдар.

а) Егер электрондары бар ең жоғарғы зона жартылай толтырылған болса, онда электрондардың жылулық энергиясы (kT~10^-4эв), электрондардың жоғарғы бос зонаға өтіп металдарда өткізгіштікті қамтамасыз етуіне жеткілікті.

б ) Егер валенттік зона бос зонамен қайта жабылған болса, онда валенттік электрондармен тек жартылай толтырылған, сонымен бірге металдық үлгідегі өткізгіштікті қамтамасыз ететін будандасқан зона пайда болады.

Д иэлектриктер және жартылай өткізгіштер.

Диэлектриктер жағдайында (в суретті қараңыз) рұхсат етілмеген зонаның ені Е бірнеше эв; жылулық қозғалыс электрондарды валенттік зонадан өткізгіштік зонаға ауыстыра алмайды.

Өткізгіштер жағдайында (г суретіне қараңыз) рұхсат етілмеген зонаның ені Е шамамен ~1эв, сондықтан, мұндай ауыстырулар электрондарға Е энергиясын беруге қабілетті жылулық қоздырудың немесе сыртқы көздердің есебінен болуы мүмкін.

Бақылау сұрақтары.

1. Конденсацияланған күй.

2. Кристалдық торлардың жылу сыйымдылығы.

3. Фонондық газ.

4. Металдардың электр өткізгіштігі.

5. Ферми деңгейі.

6. Металлдар, диэлектриктер зоналық теориясы.

26-лекция.

Жартылай өткізгіштердің зоналық теориясы. Кемтік өткізгіштер түсінігі. Меншікті және қоспалы өткізгіштер. Асқын өткізгіштік құбылысы. Ферромагнетиктердің магиттелуі.

Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі.

Т  ОК кезінде валенттік зонасы V электрондармен толығымен толтырылған, өткізгіштік зонадан С салыстырмалы түрде ені тар рұхсат етілмеген зонамен бөлінген қатты денелер жартылай өткізгіштер болып табылады. Олай аталу себебі, олардың өткізгіштігі металдардың электр өткізгіштігінен үлкен болуына байланысты.

Меншікті және қоспа бар кездегі жартылай өткізгіштердің түрлерін ажыратады. Таза химиялық жартылай өткізгіштер (мысалы, Ge,Se) меншікті жартылай өткізгіштер болып табылады, ал олардың өткізгіштігі меншікті өткізгіштік деп аталады.

ТОК және сыртқы қоздыру жоқ кезде меншікті жартылай өткізгіштер өздерін диэлектриктер сияқты сезінеді. Температура жоғарылаған кезде электрондар валенттік зонаның V жоғарғы деңгейлерінен өткізгіштік зонаның С төменгі деңгейлеріне лақтырылуы мүмкін. Кристалға сыртқы электр өрісін түсірген кезде, олар өріске қарсы орын алмастырып, электр өрісін туғызады. Электрондармен келісілген өткізгіштік, электрондық өткізгіштік немесе n – типті (negative) өткізгіштік деп аталады.

Электрондардың өткізгіштік зонаға ауысуы нәтижесінде валенттік зонада кемтіктер (hole, суретте ақ дөңгелектермен көрсетілген) деп аталатын бос күйлер пайда болады. Сыртқы өрісте бұл бос орынға көрші валенттік электрон көшіп, нәтижесінде оның онына кемтік «орын ауыстырады». Нәтижесінде кемтікте және өткізгіштік зонаға өткен электронда кристалл бойымен, бірақта электронның қозғалысына қарама – қарсы қозғалады. Іс жүзінде бұл, шамасы жағынан электрон зарядына тең, зарядталған оң бөлшектің кристалл бойымен қозғалғанындай болып көрінеді. Өткізгіштегі квазибөлшектермен – кемтіктермен келісілген меншікті жартылай өткізгіштер, кемтіктік өткізгіштік немесе p – типті (positive) өткізгіштік деп аталады.

Осылайша, меншікті жартылай өткізгіштерде өткізгіштіктің электрондық – кемтіктік механизмі байқалады.