Bu xodisaga rekombinasiya jarayoni deyiladi. Elektron teshik juftlarining xosil bolish jarayoni, parallel ravishda otadi va issiqlik muvozanatida erkin elektronlarning soni orta xisobda ozgarmas saqlanadi. Atom bilan boglangan elektronning energiyasi satxdan ortiqroq bolsa:
2.3 rasm. Elektron teshik juftlarining xosil bolishi. a germaniy, b energetik diagramma: 1 otkazuvchanlik zona, 2 taqiqlangan zona, 3 valent dona, 4 elektron teshik juftlarining xosil bolishi.
Valent zonasidagi vakant (bosh) satxga otishi va zaryad tashuvchi bolishi mumkin. Sof yarim otkazgichlarda zaryad tashuvchilar kontsentrasiyasi, yaxni erkin elektron va teshiklar soni bir santimetr kubda 1017 ta bolib, solishtirma elektr qarshiligi 0,65 Om m (germaniy) dan 10 Om m (selen) gacha boladi. Yarim otkazgichdagi jarayonlarni modellashtirish qulay bolishi uchun, boglangan elektronlar xarakati orniga zaryad va massalari elektronlarnikiga teng, lekin ishorasi qarama qarshi bolgan kvazi zarracha teshiklar xarakati tekshiriladi. Ularning xarakat yonalishi elektronlar xarakati yonalishiga teskari olinadi. Zaryad tashuvchilar elektron va teshiklar xarakati umumiy xolda, ikkita komponentdan tashkil topadi: kontsentrasiyasi kam bolgan yonalishida vujudga kelayotgan tartibsiz xarakat diffuziya va tashqi elektr maydon tasiridagi xarakat dreyfdan iborat. Sof yarimotkazgich ishtirokida korib otilgan xolat unga juda oz miqdorda (104 106%) aralashma qoshilishi tufayli keskin ozgarib ketadi. Masalan, germaniy kristall panjarasida besh valentli mishyak atomi (rasm 2.4 a-rasm) aralashmasi bolsa, uning valent boglangan tortta elektronlari germaniy atomlari bilan kovalent boglanish ornatishda ishtirok etadi. Beshinchi elektron atom bilan kristall panjarada mustaxkam aloqada bolmay, erkin elektron bolib qoladi. Aralashmaning beshinchi «ortiqcha» elektroni tashqi tasir natijasida «ozining» atomi tasiridan chiqib ketadi va zaryad tashuvchilarning dreyf oqimini xosil qilishi yoki erkin xarakatlanishi mumkin. Boshqacha aytganda, yarim otkazgichlarda aralashmalarning bolishi, legirlangan yarim otkazgich elektr qarshiligining keskin kamayishiga (germaniy uchun 104 Om mm va kremniy uchun 0,5 Om mm) va kop miqdorda erkin elektronlar hosil bolishiga olib keladi. Erkin elektronlar xarakati bilan yuzaga kelgan otkazuvchanlikni «n» turli elektron otkazuvchanlik, materialning ozini esa «n» turli yarim otkazgich deb ataladi (n lotincha negativ manfiy sozidan olingan). Yarim otkazgichdagi elektron otkazuvchanlikni xosil qiluvchi aralashmalar donorlar deyiladi. Donor aralashmali valent elektronlarning energetik satxlari (otkazuvchanlik zonasi) yarim otkazgichning taqiqlangan zonasining yuqorirogida joylashgan boladi. Bunday bolishi materiallarda donor satxlarini xosil qiladi. (rasm 2.4 b-rasm).
2.4 -rasm. Mishyak aralashgan germaniyning ekvivalent panjarasi (a) va energetik zona diagrammasi (b): 1 otkazuvchanlik zonasi, 2 taqiqlangan zona, 3 valent zona, 4 aktseptor satxi, 5 erkin elektron.
Donor satxi energiyasiga ega bolgan elektronlar otkazuvchanlik zonasiga osongina otib, zaryad eltuvchilarning diffuziya oqimini xosil qiladi.
Sof yarim otkazgich germaniyga uch valentli indiy aralashmasi kiritilsin. 2.5 a-rasmda indiy aralashmasi mavjud bolgan germaniy kristall panjarasi korsatilgan. Uch valentli indiy atomi tortta germaniy atomi bilan kovalent boglanishga kirishadi va uning bitta bogi elektron bilan tolmay qoladi. Tashqi maydon qoshni atom elektronini shu tolmay qolgan kovalent boglanishiga (elektron vakantsiyasiga) otishga majbur etadi, boshagan oringa esa oz navbatida boshqa qoshni atomning elektroni otadi va xokazo.
Indiy aralashmali yarim otkazgichda oziga xos elektronlarning navbatma-navbat xarakati vujudga keladi. Bunda elektron lar atomlardan uzoqlashib ketmaydi, doim ular bilan ozaro boglangan boladi. Boglangan elektronlarning bunday ketma ket siljishini shartli ravishda, musbat zaryadga ega bolgan bosh kovalent boglanishga ega bolgan teshiklarning elektronlar tomon xarakati deb qarash mumkin. Teshiklar xarakati bilan yuzaga kelgan otkazuvchanlikni kovakli (teshikli) otkazuvchanlik, materialning ozini esa r turli yarimotkazgich deb ataladi» (r lotincha Rozitiv musbat sozidan olingan). Yarimotkazgichlarda teshikli otkazuvchanlikni hosil qiluvchi aralashmalarga aktseptorlar deyiladi.
Aktseptor aralashmali yarimotkazgichlarda taqiqlangan zonaning pastki qismida, valent elektronlar zonasi yaqinida, erkin energetik satxlar yuzaga keladi, ular aktseptor satxlari deb ataladi (2.5 b rasm). Valent zonadan elektronlar aktseptorlar satxlariga osongina otib, unda erkin elektronlar vakantsiyasi teshiklarni xosil qiladi. Shunday qilib, sof yarim otkazgichli materialga donorli (Aѕ) yoki aktseptorli (Jn) aralashmalar qoshib, sunoiy ravishda elektron (n turli) yoki teshikli (r turli) otkazuvchanlikka ega bolgan yarimotkazgichlar olish mumkin. Bunday materiallardan quyidagi yarim otkazgichli asboblar tayyorlanadi: diodlar, tranzistorlar, tiristorlar va xokazo.
2.5 -rasm. Indiy aralashgan germaniyning ekvivalent zonasi (a) va energetik zona diagrammasi (b):1 otkazuvchanlik zonasi, 2 taqiqlangan zona, 4 aktseptor satxi, 5 elektron, 6 teshik.
2.2. ELEKTRON TESHIKLO «N-P» OTISH
Juda kop yarimotkazgichli asboblarning ishlashi turli xil otkazuvchanlikka ega bolgan, yarim otkazgich kristallarida suniy yol bilan hosil qilingan, ikkita qoshni soxa chegarasida yuz beradigan jarayonlar bilan bogliqdir. Bu chegaraviy qatlamlar elektron teshikli yoki «n-r» otish deb aytiladi.
Yuqorida aytib otilganidek (2.6 a-rasmga qarang), kristallarning elektron «n» turli otkazuvchanlik soxasidagi asosiy elektr zaryad eltuvchilari erkin elektronlar xisoblanadi. Aralashma atomlariga esa fiksasiyalangan (aniq belgilangan) musbat zaryadlar (donor aralashma ionlari) togri keladi. Teshikli «r» turli otkazuvchanlik soxasidagi asosiy zaryad eltuvchilar bolib kovaklar (teshiklar) xisoblanadi, aralashma atomlarida esa fiksasiyalangan manfiy zaryadlar (aktseptorlar aralashma ionlari) togri keladi.
Turli xil otkazuvchanlikka ega bolgan kristallarni bir biriga birlashtirilmasa, zaryad tashuvchilar ularning butun xajmi boyicha teng taqsimlanadi. Agar suniy ravishda «n r» otishni eritish, diffuziya yoki ostirish usuli bilan xosil qilinib, kristallar birlashtirilsa, chegara qatlamida elektron va teshiklarning rekombinasiyasi yuz beradi. «n» -tur yarim otkazgichning otkazuvchanlik zonasidagi erkin elektron, «r» tur yarim otkazgichning valent zonasidagi erkin kovaklar satxlarini egallaydi. Buning natijasida ikki kristall Birlashgan chegaraviy zona yaqinida zaryad eltuvchilar yoqoladi va yuqori elektr qarshiligiga ega bolgan qatlam xosil boladi. Bu siyraklashgan berkituvchi qatlam yokisi «n -r» otish deb aytiladi. Uning qalinligi bir necha mikrondan ortmaydi. Berkituvchi qatlamning kengayishiga xarakatsiz donor va aktseptor ionlari qarshilik korsatadi. Ular kristallar chegarasida kontakt potentsiallar farqini potentsial tosiqni vujudga keltiradi. Xosil bolgan elektr maydon (eo) kuch chiziqlarini yonalishi «n» soxadan «r» soxa tomon boladi va u elektron hamda teshiklarni xarakatlanishiga tosqinlik qiladi, yani qarshilik korsatadi. Bu maydon tasirida «n-r» otishning qarshiligi ortadi. (2.6-v-rasmda) «n r» otishli yarim otkazgich qatlamlariga mos keluvchi elektrostatik potentsial (e) ning taqsimlanishi korsatilgan. Agar ana shunday yarim otkazgichga tashqi manba (GB) dan «r» tur kristallga «musbat» va r-tur kristallga «manfiy» kuchlanish berilsa (2.7 a-rasm) berkituvchi qatlam yanada kengayadi, chunki kontakt zonalardan xam musbat («r» zona ichiga), xam manfiy («n» zona ichiga) tashuvchilarning (elektron va teshiklar) «sorilishi» yuz beradi. Demak, tashqi manba qutblari 2.7 a rasmda korsatilgandek bolsa, «n r» otishning qarshiligi ortib ketadi va undan oqib otayotgan tok miqdori oz boladi. Manbaning bunday ulanishi teskari ulash deyiladi.