Intrinsic növ semiçadır?

İntrişik polad nədir?

İntrişik poladın tərif

Polad, elektrik keçid imkanı kimi iletken maddələr və izolyatorlar arasında yer alan maddədir. Kimyəvi olaraq saf olan, yəni impuritetlərsiz olan poladlar İntrişik Polad, ya da Doping Olunmuş Polad, ya da i-tipi Polad adlanır. Ən çox rast gəlinən intrişik poladlar Silisium (Si) və Cermanium (Ge) -dən ibarətdir, bu maddələr periodik cədvəldə IV Qrupa aid dirlər. Si və Ge- nin atom nömrələri 14 və 32-dür, bu da onların elektron konfiqurasiyasını 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 və 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 kimi təmin edir.

Hem Si, hem də Ge özünənən, yaxud valent qabına dörd elektron sahibdir. Bu valent elektronlar, poladların iletkenlik xüsusiyyətlərinə səbəb olur.

Silisiumun kristal şebəkəsi (Cermanium üçün də eyni) iki boyutda Şəkil 1-də göstərilən kimi deyilir. Burada hər bir Si atomunun valent elektronu, bitişik Si atomunun valent elektronu ilə bir covalent bağ forması verir.

Bir araya getdikdən sonra, intrişik poladlar özgür zərərlər, yəni valent elektronlardan yoksundurlar. 0K-da, valent band tamdır, iletkenlik band boşdur. Heç bir valent elektron yasak enerji boşluğunu aşmaq üçün kifayət qədər enerjiyə malik deyil, bu da intrişik poladların 0K-da izolyator kimi davranmasını təmin edir.

Amma otaq temperaturunda, istilik enerjisi bir neçə covalent bağın parçalanmasına səbəb olur, bu da Şəkil 3a-dakı kimi özgür elektronların yaranmasına səbəb olur. Bu sayədə yaranan elektronlar heyran olub, valent banddan iletkenlik bandına, enerji bariyerini aşaraq (Şəkil 2b) köçür. Bu proses zamanı, hər bir elektron, valent bandda bir qovşaq buraxır. Bu üsulla yaratılan elektronlar və qovshaqlar, intrişik polad maddəsinin iletkenlik xüsusiyyətlərini göstərməsində rol oynayan intrişik zərərlər adlanır.

İntrişik poladlar otaq temperaturunda iletke olurlar, amma az sayıda zərrə səbəbiylə iletkenlik aləddindir. Temperatur artdıqca, daha çox covalent bağ parçalanır, daha çox özgür elektron yarandır. Bu elektronlar, valent banddan iletkenlik bandına köçməklə, iletkenlik artırırlar. İntrişik poladda elektronların sayı (ni) daima qovshaqların sayı (pi)-yə bərabərdir.

Bu növ intrişik polad üzərinə elektrik sahası tətbiq edildikdə, elektron-qovshaq cütpləri onun təsiri altında sürüşə bilər. Bu halda, elektronlar tətbiq edilmiş sahanın yönündən müqabil hərəkət edir, qovshaqlar isə elektrik sahasının yönündə hərəkət edir, Şəkil 3b-də göstərildiyi kimi. Bu, elektronların və qovshaqların hərəkət etdiyi yönün bir-birinə zidd olduğunu deməkdir. Buna görə, konkret atomun elektronu, meselen, sola hərəkət edərkən, qovshaq buraxır, bitişik atomun elektronu onun yerini alır və qovshaqla yenidən birləşir. Amma bunu edərkən, öz yerində bir qovshaq buraxır. Bu, qovshaqların (bu halda sağa) polad maddəsində hərəkət etdiyi kimi nəzərə alınır. Bu iki hərəkət, əks istiqamətdə olsa da, poladda cəmi akım axını təmin edir.

Riyazi olaraq, intrişik poladlarda zərər sıxlığı aşağıdakı kimi təyin edilir:

Burada,

Nc, iletkenlik bandında effektiv zərər sıxlığıdır.

Nv, valent bandda effektiv zərər sıxlığıdır.

Boltzman sabiti.

T, temperatur.

EF, Fermi enerjisi.

Ev, valent band seviyesi.

Ec, iletkenlik band seviyesi.

Planck sabiti.

mh, qovşaq effektiv kütlesi.

me, elektron effektiv kütlesi.