N Tipi Səmirgücü Nədir?

N növşəmikdən nədir?

N növşəmikin tərif

N növşəmik, beşvalent zəlillər ilə doldurularaq öz elektronlarının sayı artırılaraq kənarlaşdırmaq üçün istifadə olunan növ şəmirli materialdır.

N növşəmikin nə olduğunu anlamaqdan əvvəl, elementar atom elmlərinə diqqət yetirmək lazımdır. Atomların həddindəki yörüngəsində səkkiz elektron ola bilməlidir, bu elektronlar valens elektronları adlanır. Bütün atomlar bu stabil konfiqurasiyaya çatmağa çalışır, lakin həmişə başa çatmayabilir.

Atomun həddindəki yörüngəsindəki elektronlar valens elektronlar adlanır. Əgər atomun həddindəki yörüngəsində səkkiz elektron yoxdursa, onda orada elektronların azlığı qədər boşluqlar olacaqdır. Bu boşluqlar həmişə elektron qəbul etmək üçün hazırdır və atomun həddindəki yörüngəsində səkkiz elektron yaratmaq üçün gətirilir.

Ən çox istifadə olunan şəmirli materiallar silisium və germaniumdur. Silisiumun 14 elektronu 2, 8, 4 kimi sıralanır, germaniumun isə 32 elektronu 2, 8, 18, 4 kimi sıralanır. Hər iki şəmirli materialın həddindəki yörüngəsində dörd elektron var, bu da dörd elektron ehtiyacı bırakır.

Silisium və ya germaniumun hər bir valens elektronu komşu atomlarla kovalent əlaqə yaradır, bu da boşluqları doldurur. İdeal olaraq, şəmirli kristalda bütün valens elektronları kovalent əlaqələrdə iştirak edir, beləliklə kristalda heç bir özgür elektron olmamalıdır.

Amma bu faktiki hal deyildir. Mutlak sıfır Kelvin (0 K) temperaturunda kristalda heç bir özgür elektron yox olacaq, amma temperatur mutlak sıfırdan otaq temperaturuna yüksəldikdə, kovalent əlaqələrdə olan valens elektronları termal şəkildə təcrid edilir və əlaqədən çıxıb, kristalda bir sıra özgür elektronlar yaradır. Bu özgür elektronlar, mutlak sıfırdan yüksək hər hansı bir temperaturda şəmirli materialın kənarlaşmasını səbəb olur.

Mutlak sıfırdan yüksək hər hansı bir temperaturda şəmirli materialların kənarlaşmasını artırmaq üçün bir metod mövcuddur. Bu metod dozlaşdırma adlanır. Bu metodda saf və ya intrinsik şəmirli material antimon, arsen və fosfor kimi beşvalent zəlillərlə dozlaşdırılır. Bu zəlil atomları kristalda bir qismi şəmirli atomları əvəz edib, onların yerini tuturlar. Zəlil atomlarının həddindəki yörüngəsində beş valens elektronu var, onlardan dördü komşu şəmirli atomlarla kovalent əlaqə yaradır.

Zəlil atomunun bir valens elektronu kovalent əlaqə yaratmaq üçün imkan tapa bilmir və ana zəlil atomu ilə daha az bağlı olur. Otaq temperaturunda, bu zəif bağlı beşinci valens elektronlar termal təcridlənib, öz yerindən çıxa bilər.

Bu hadisənin nəticəsi, məhdud sayıda özgür elektronlar yarandır, amma otaq temperaturunda termal təcridlərə görə kristalda kovalent əlaqələr parçalanır. Şəmirli materialın kovalent əlaqələrinin parçalanması və şəmirli material və zəlil arasındakı kovalent əlaqələrin parçalanması nəticəsində yaradılan özgür elektronlar, kristalda cəmi özgür elektron sayını artırır.

Bir özgür elektron, şəmirli materialın kovalent əlaqəsinin parçalanması zamanı yarandıqda, parçalanmış əlaqədə bir boşluq yarandır. Bu boşluqlar deliklər kimi tanınır. Hər bir delik, bir elektronun eksikliyi nəticəsində yaranacağından, müsbət yük nöqtəsi kimi qiymətləndirilir. Burada elektronlar əsas mobil yük nöqtələridir. N növşəmikdə hem özgür elektronlar, hem də deliklər var.

Amma deliklərin sayı elektronlardan daha azdır, çünki deliklər yalnız şəmirli materialın kovalent əlaqəsinin parçalanması nəticəsində yaranır, özgür elektronlar isə zəlil atomlarının zəif bağlı beşinci valens elektronları və şəmirli materialın kovalent əlaqələrinin parçalanması nəticəsində yaranır.

Beləliklə, n növşəmikdə özgür elektronların sayı >> deliklərin sayıdır. Bu səbəbdən, özgür elektronlar n növşəmikdə əksər yük nöqtələri, deliklər isə azıq yük nöqtələri kimi adlandırılır. Tərkibindəki mənfi yüklü elektronların əsasında yük transferi olacağından, bu şəmirli material mənfi növ və ya n növ şəmirli material kimi adlandırılır. Kristalda çoxsaylı özgür elektron olsa da, protonların və elektronların ümumi sayı bərabər olduğu üçün elektriksel olaraq nötr qalır.