Шалаөткізгіштер

Шалаөткізгіштер — электр өткізгіштігі (σ) бойынша металдар мен диэлектриктердің арасынан орын алатын (10–8Ом–1см–1<σ<10–6Ом–1см–1) заттар; бөлме температурасында (300К) шалаөткізгіштік қасиеттері анық байқалатын заттар тобы. Шалаөткізгіштерге Менделеевтің периодтық жүйесінің IV тобындағы кремний (Sі), германий (Ge), қалайы (Sn); V тобындағы фосфор (P), мышьяк (As), сурьма (Sb); VI тобындағы селен (Se), теллур (Te) элементтері, сондай-ақ кейбір тотықтар, көптеген қорытпалар, органик. қосылыстар жатады. Шалаөткізгіштердің металдардан ерекшелігі — олардың меншікті кедергілері () мен электр өткізгіштігі (σ) температура жоғарылағанда күрт өзгереді:  — кемиді, σ — артады; ал металдарда олар керісінше өзгереді. ( артады, σ кемиді). Аса төмен темпетурада таза Шалаөткізгіштердің меншікті кедергілері өте жоғары, ал электр өткізгіштігі тым аз болғандықтан олар диэлектриктерге ұқсайды. Төмен температурада олардың атомдарының валенттік электрондары коваленттік байланыста болып, заряд тасымалдаушылар болмайды. Темпертура жоғарылағанда Шалаөткізгіштерде теріс зарядталған бос электрондар мен оң зарядтың рөлін атқаратын жылжымалы “кемтіктер” (электрондары жоқ бос орындар) пайда болып, олардың электр өткізгіштіктері артады. Нәтижесінде Шалаөткізгіштерде пайда болған толық ток (Iт) — екі токтың қосындысына тең болады: Iт=Iэ+Iк, мұндағы Iэ, Iк — электрондық және кемтіктік токтар. Таза Шалаөткізгіштерде σ температураға байланысты экспоненциалды түрде өзгереді: σ=σ0ехр(–A/kT), мұндағы A — электр өткізгіштің активациялық энергиясы, σ0 — температураға байланысты өзгеретін коэффициент, k — Больцман тұрақтысы. Шалаөткізгіштерге әр түрлі қоспалар енгізілгенде олардың электр өткізгіштігі күрт өседі. Оларда электр тогын негізгі және қоспа зат атомдарынан босаған валенттік электрондар мен “кемтіктер” құрайды. Токты тасымалдаушыларға кристалл құрылымының әр түрлі ақаулары: кристалл торларындағы вакансиялар (бос орындар), түйінаралық бөгде атомдар, тағы басқа жатады. Қоспалар мен ақаулар донорлар және акцепторлар болып ажыратылады. ҚV топ кристалдарының (Ge, Sі) 4 атомымен ковалентті байланыс жасап, валенттік электрондарының біреуі бос электронға айналатын V топ элементтерінің (As, P) қоспаларын донорлар деп атайды. Донорлар Шалаөткізгіштерде негізінен электрондық немесе n-типтік өткізгіштік тудырады. IV топ элементтерінің (Ge, Sі, Sb) кристалдарына енгізілген III топ элементтерінің (Al, Ga, Zn) қоспалары кристалл ішінде “кемтіктер” тудырады. Мұндай қоспалар акцепторлар деп аталады. Акцепторлар Шалаөткізгіштерде негізінен “кемтіктік” немесе р-типтік өткізгіштік тудырады. Электрондар мен “кемтіктер” саны шамалас Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштігі аралас өткізгіштік деп аталады. Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштік сипаты (электрондық немесе “кемтіктік” болуы) Холл эффектісінің таңбасы бойынша анықталады. Екі түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың түйіскен жеріндегі электрлік кедергінің шамасы ток бағытына тәуелді өзгеріп отырады. Түйісу аймағында бір бағытта ғана ток өткізетін жапқыш қабат түзіледі. Бұл құбылыс айнымалы ток түзеткіштерінде (диодтарда) пайдаланылады. Жарық әсерінен кедергісі өзгеретін Шалаөткізгіштер (фотокедергілер) оптик. өлшеулерде және фотоэлектрондық автоматикада кеңінен қолданылады. Шалаөткізгіштердің температура өзгерісіне сезімталдығы өте жоғары термометрлер жасауда пайдаланылады. Осындай құрылғылардың (термисторлардың) көмегімен биологияда, медицинада өсімдіктердің немесе тері бетінің әр нүктесінің температурасы анықталады. Әр түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың дәнекерленген түйінін бір жағынан қыздырғанда, олар ток көзіне (жылу генераторына) айналады. Күн сәулесінің энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын күн батареялары ғарыш кемелеріне орнатылады. Радиоэлектрониканың негізгі тетіктеріне жататын транзисторлар р және n типтік өткізгіштігі бар, тізбектеп жалғанған үш жартылай өткізгіштен тұрады. Олар мынадай ретпен жалғануы мүмкін: n-р-n немесе р-n-р. Бұлардың түйіскен жерлерінде электр тербелістері пайда болады және күшейтіледі. Қазіргі заманғы радиотех. аппаратураларда шала өткізгіш диодтар мен транзисторлар кеңінен қолданылады.

Сілтемелер

• Физика
• Өткізгіштер
• Физикалық приборлар