05В011000 «Физика» мамандығы бойынша оқитын 3 курс студенттеріне арналған

35. Диэлектриктерде валенттік зона толығымен электрондармен толтырылған. Диэлектриктерде тыйым салынған зона ете үлкен (13,б-сурет) және жақсы диэлектриктерде 20 эв дәрежесіне жетеді. Сондықтан қалыпты жағдайда валенттік зонадағы электрондар еркін электрондарға айналмайды да, диэлектрик изолятор болады. Валенттік зонадағы электронға өте жоғары энергия бергенде олар тыйым салынған зонадан өте алады, мұндайда диэлектрик еткізгішке айналады (диэлектрикті электрлік тесіп өту, оның изоляторлық қасиетін жояды).

периодтық системасының IV, V және VI группасындағы кейбір элементтер (14-сурет), көптеген тотықтар, металдардың күкіртпен, селенмен, теллурмен қосылыстары, бірқатар органикалық заттар жатады.

37. Шала өткізгіштердің қалыпты жағдайдағы меншікті кедергісі металдардан көп те, диэлектриктерден аз. Шала өткізгіштердің электр өткізгіштігі температураға, жарықтануға, электр өрісінің әсеріне, қысымға, қоспалардың болуына аса тәуелді. Шала еткізгіште тыйым салынған зонаның ені онша үлкен емес (13,в-су-рет), мысалы, германий үшін AW = 0,75 эв, кремний үшін Д№=1,2 эв шамасында. Химиялық таза шала өткізгіш абсолют нольде диэлектрик болып табылады: валенттік зона, электрондармен толық толтырылады, ал өткізгіштік зонасында электрондар жоқ.

38. Температура жоғарылағанда валенттік зонаның электрондары еркін зонаға өте бастайды. Шала өткізгіште, металдағы сияқты, электрондық өткізгіштік пайда болады. Электр өрісі бар кезде электр тогы (/в) өткізгіштік зонасында электрондардың орын ауыстыруы есебінен туады.

39. Шала өткізгіштерде электрондық өткізгіштіктен басқа кемтікті электр өткізгіштік

т с болады. Өткізгіштік зонасына өткен трон валенттік зонада кемтік деп аталатын бос орын қалды-рады. Вакансияны (кемтікті) көрші электрон толтыруы мүм-кін, ал оның орнында жаңа кемтік пайда болады, бұл кем-тікті кезегімен келесі бір элек¬трон басуы мүмкін, т. т. Элек¬тр өрісі жоқ кезде электрондар мен кемтіктер тәртіпсіз (хаос-ты) жылулық қозғалыста бо¬лады. Бұл кезде электрон-кемтік парлары түзіліп қана қой-майды, сонымен бірге кері процесс — рекомбинация процесі — туып, өткізгіштік электрондар кемтіктерді толтырады (15-сурет).

Валенттік зонаның жоғарғы энергетикалық деңгейі кемтікпен толған болсын делік. Электо өрісі түған кезде электрон төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге ауысып кемтікті толтырады (16-сурет). Бірақ мұның есесіне оның орнында жаңа кемтік пайда болады. Ал оны келесі электрон толтырады т. с. с. Сөйтіп электрондар өріске қарсы, ал кемтіктер оған қарама-қарсы бағытта қозғалғандай болып шығады. Мұның өзі кемтікті ток Ік. Кемтіктердің электр өрісінде орын ауыстыру бағытына қарап, оларды оң электр зарядтарын тасушы деп есептеуге болады.

Көрнекілік үшін мынадай мысал келтірейік. Кластағы парталардың барлық қатарларында окушылар отыр делік. Бірінші қатардан бір окушы тұрып шығып кетті. Демек, оның орны босады (яғни «кемтік» пайда болды). Екінші қатарда отырған бір оқушы бірінші қатардағы сол бос орынға ауысып отырды. Сонда екшші қатарда бос орын («кемтік») паида болды, ал ол бос орынға үшінші қатардағы оқушы отыруы мүмкін. Сөйтіп, бос орын бір қатардан бір қатарға ауысып отырады. Міне, шала өткізгіштердегі кемтікті атомдардың пайда болуы, қарапайым түрде айтқанда, дәл осындай.

40. Сөйтіп, шала өткізгіштердегі электр тогы өткізгіштік зонасындағы өткізгіштік электрондардан жәнетваленттік зонадағы кемтіктерден пайда болады. Сонда, жалпы ток:

F=э+к (11)

Кемтіктерге қарағанда, электрондар әлдеқайда шапшаң қозғалатьшдықтан, электрондық токты кемтіктік токқа тең деп қарауға болмайды.Химиялық таза шала өткізгіштердің өткізгіштігі (электрондық-кемтіктік әткізгіштік) меншікті өткізгіштік деп аталады.

41. Шала өткізгіштерде электрондардың концентрациясы температураға ете тәуелді болады. Мысалы, бөлме температурасындағы 1 куб. метр германийде1019 өткізгіштік электрондар бар. Температура одан әрі жоғарылаған сайын, өткізгіштік электрондар саны артады, сөйтіп, шала еткізгіш электр еткізгіштігі жағынан металға жақындайды.