Bütün bu hesablama maşınlarını qurmaq
üçün yarımkeçiricilərdən necə istifadə
olunduğunu anlamaqdan ötrü lap
əvvəldən başlamalıyıq. Gəlin, elə başlayaq
yarımkeçiricilərin niyə yarımkeçirici adlanmasından.
Niyə bəzi materiallar
elektriki keçirdiyi
halda
digərləri keçirə bilmir?
Bunu başa düşmək üçün atom səviyyəsinə
enmək lazımdır. Bizim artıq atom haqda
müəyyən anlayışımız var.
Lakin, bizim atomun quruluşu
haqda biliyimiz kifayət deyil.
Buna görə də bu videoda
əvvəlki videoda öyrəndiklərimizi
gözdən keçirəcəyik.
Və niyə bizə məlum olan
atom nəzəriyyəsinin
bərk materiallar üçün keçərli olmadığının
şahidi olacağıq.
Artıq atom haqqında müəyyən biliyimiz var.
Məsələn, bütün maddələrin atomlardan təşkil olunduğunu bilirik.
Əgər atomlardan birini götürüb yaxınlaşdırsaq,
atomların özlərinin də daha kiçik
zərrəciklərdən ibarət olduğunu görərik.
Atomun mərkəzində, nüvə adlandırdığımız
müsbət yüklü zərrəcik yerləşir
və mənfi yüklü elektronlar isə
nüvə tərəfindən cəzb olunur
və elektronlar planetlərin Günəş ətrafında
dövr etdiyi kimi nüvənin
ətrafında müxtəlif orbitlərdə fırlanırlar.
Lakin, bu o qədər də dəqiq model deyil.
Buna daha sonra qayıdacağıq.
Hələlik bu modeli istifadə edəcəyik.
Bilin ki, nüvə ətrafında, bunun kimi atoma
sıx bağlanmış elektronlar mövcuddur.
Bunları daxili elektronlar adlandırırıq.
Daxili elektronlar keçiricilikdə heç bir
rol oynamır.
Ancaq, burada nüvə tərəfindən
az cəzb olunan elektronlar da var
və həmin elektronlar bir atomdan digərinə
hərəkət etməkdə sərbəstdirlər.
Məhz bu elektronlar keçiricilikdə
rol oynayır və onları valent
yaxud da sərbəst elektronlar adlandırırıq.
Bəzi materiallarda
bu elektronları qoparmaq çox asandır.
Bu halda, çox sayda elektron atomu
tərk edir və onları yaxşı keçirici ya da sadəcə
keçirici adlandırırıq.
Lakin, bəzi materiallarda bu cür
sərbəst elektronları qoparmaq olduqca çətindir.
bu halda az miqdarda elektron qopur
və belə materiallar dielektriklər adlanır.
Yarımkeçiricilər isə keçiricilərlə
dielektriklər arasında aralıq vəziyyət
tutan materiallardır.
İndi belə bir sual yaranır.
Elektron necə sərbəst olur?
Onu sərbəst edən nədir və nədən asılıdır?
Bizim anlamalı olduğumuz şey budur.
İndi bütün bu məsələni bərk maddələr üçün
nəzərdən keçirək, çünki yarımkeçiricilər
bərk maddələrdir və bərk maddədələrdə
elektronu sərbəst edən hadiənin nə olduğunu bilməliyik.
Bunu bilmək üçün atomun planetar
modelini bir kənara qoymalıyıq, çünki
bu model dəqiq deyil.
Bunun üçün atomun daha dəqiq
bir modelinə istinad etməliyik.
Gəlin başlayaq.
Biz bunu artıq kimya kursunda öyrənmişik.
İlk növbədə, elektronların harada
yerləşməsinə və hansı orbit üzrə hərəkət
etməsinə baxmaq əvəzinə
onların enerjiləri haqqında fikirləşmək yaxşı olardı.
Elektronların enerji tutumu haqqında
düşünmək daha məqsədəuyğundur.
Artıq biz kimyadan bilirik ki,
hər bir atomun içərisindəki
elektronlar təyin olunmuş
enerji dəyərlərinə
malik olurlar,
yalnız xüsusi enerji səviyyələri.
Ola bilsin ki, elektronun malik ola
biləcəyi ən kiçik enerji buradır.
Qrafikdəki qiymətlər o qədər də vacib
olmadığı üçün onları yazmayacağıq.
Belələiklə, ola bilsin
bu, elektronun sahib ola
biləcəyi ən kiçik enerjidir.
Elektronun sahib ola biləcəyi
sonrakı enerji səviyyəsi burada
və daha sonrakı səviyyə buralarda
ola bilər və sairə.
Və bu enerji səviyyələrini adlandırırıq.
Ən aşağı enerji səviyyəsini 1S,
daha sonrakını 2S adlandırırıq.
Bundan sonrakı isə 2P olur.
Daha sonra 3S, 3P və belə davam edir.
Əgər bunlar sizə yenidirsə,
və S və P-nin nə olduğunu bilmirsinizsə,
videonu dayandırıb
elektron konfiqurasiyası videolarına
baxa bilərsiniz.
Aydındır ki, elektronlar bu enerji
səviyyələrində təsadüfi yerləşmirlər.
Elektronlar bu enerji səviyyələrini
müəyyən qanunauyğunluğa əsasən
doldururlar.
Bu qanun Paulinin istisna prinsipi
adlanır.
İstisna prinsipi yaxud qanunu.
Bu, onu deməyə imkan yaradır ki,
heç bir halda iki elektron
eyni enerjiyə
malik ola bilməz.
Bu Pauli prinsipinin dəqiq tərifi
olmasa da bizim üçün bu qədəri kifayətdir.
Gəlin, indi bir nümunə götürək.
Natrium atomunu götürək.
Natrium atomunda
11 elektron var
və bu 11 elektron yalnız
xüsusi enerji səviyyələrində ola bilər.
Elektronlar bu enerji səviyyələrini
istisna prinsipinə görə
dolduracaqlar.
Yadda saxlamaq lazımdır ki, elektronlar
həmişə ən az enerjini tutmaq istəyirlər.
Belə ki, ilk elektron bura gələcək
və sonrakı elektron Pauli
prinsipinə görə bura gedə bilməz.
Çünki bu prinsipə görə, əgər
ikinci elektron bura gəlsə, onda
onlar gərək eyni enerjiyə malik olsunlar.
Lakin, bu belə deyil, elektronlar fırlanma istiqamətindən
asılı olaraq yuxarı və aşağı spinlərdə ola bilərlər.
Əgər ilk elektron 1S səviyyəsinə getsə,
və saat əqrəbi istiqamətində fırlansa,
onda digər elektron eyni enerji səviyyəsində
lakin, əks istiqamətdə fırlanar.
Çünki məlum olur ki, bu iki
spinin az da olsa enerji fərqləri var.
Beləliklə, bu elektronlar hələ də Pauli
prinsipinə tabe olurlar, çünki spinlərinə
görə eyni enerjiyə malik deyillər.
Lakin üçüncü elektron
artıq 1S səviyyəsində ola bilməz.
Çünki belə halda və yuxarı spində olsa,
birinci elektronla eyni olar.
Aşağı spində olduqda isə,
onda ikinci elektronla eyni olar.
Buna görə də bu hal mümkün deyil
və bu elektron növbəti
enerji səviyyəsini doldurmalıdır.
Bu, iki səviyyənin arasında bir yerdə də ola bilər
Lakin, aralardakı enerji səviyyələri
bu elektronlar üçün əlçatan deyil.
Bu halda, üçüncü elektron 2S səviyyəsini tutur
və yenidən yuxarı spində ola bilər.
Dördüncü elektron isə aşağı spində olacaq.
Sonrakı elektron burada yuxarı spində
və daha sonrakı aşağı spində olacaq.
İndi burda belə bir şey
məlum olur ki, P enerji səviyyəsində
elektronlar enerji səviyyəsini üç fərqli
yolla doldura bilərlər.
Biz bunları orbitallar adlandırırıq.
S enerji səviyyəsi üçün, bildiyimiz kimi,
yalnız bir üsul var.
Deməli, burada yalnız bir
P səviyyəsində üç orbital var.
Bu halda, digər elektron başqa orbitalda
olmaqla 2P enerji səviyyəsini tuta bilər.
Yəni, bu və bu elektronlar
müxtəlif orbitallarda
və yaxud da müxtəlif
konfiqurasiyalarda olacaqlar.
Belə ki, onların spin istiqamətləri də eyni olmayacaq.
Yəni digər elektron eyni
orbitalda lakin aşağı spində yerləşəcək.
Sonrakı elektron isə P-nin üçüncü
orbitalında yuxarı ,digəri isə aşağı spində yerləşəcək.
2P səviyyəsi artıq dolduruldu.
Burda artıq boş orbital yoxdur.
Və sonuncu elektron
Əgər saysaq, bir, iki, üç, dörd, beş,
altı, yeddi, səkkiz, doqquz, on və son
elektron 3S-də yuxarı spində olacaq.
Ancaq, bu, tək natrium atomu üçündür.
Bəs, əgər iki natrium atomu götürsək,
nə baş verər?
Əgər bunun kimi
bir növ molekul əmələ gətirsələr,
bu molekuldakı elektronlar enerji səviyyələrini
necə doldurar?
İlk növbədə düşünə bilərsiniz ki, hər atom
enerji səviyyələrini bu şəkildə doldurar.
Lakin, bu mümkün deyil.
Əgər bu şəkildə etməyə
çalışsaq, onda Pauli prinsipi
pozular.
Xatırladaq ki, Pauli prinsipinə görə
heç bir iki elektron,
bir atomdakı heç bir iki elektron, yaxud
bir molekulda heç bir iki atom, yaxud da
bütün bir bərk maddə daxilində heç bir
iki elektron eyni enerjiyə sahib ola bilməz.
Belə ki, əgər iki atomun da elektron
konfiqurasiyasl bu cür olarsa, onda
bu və buradakı elektron eyni olacaq.
Onlar tamamilə eyni olacaqlar.
Bu halda, eyni elektron cütləri yaranacaq
və Pauli prinsipi pozulacaq, ona görə də bu hal mümkün deyil.
Əgər 10 ədəd bir-birinə sıx bağlanmış
natrium atomlarından ibarət
bərk bir maddə götürsək və
bu modeli hər bir atoma tətbiq etsəydik,
onda hər səviyyədə 10 ədəd
oxşar elektronlar olardı.
Və bu da Pauli prinsipinə zidd olardı.
Burada əsas məsələ odur ki,
tək atomlar üçün yararlı olan bu quruluş
bərk maddələr üçün keçərli deyil.
Belə olan halda, bərk maddələrdə
elektronların necə düzüldüyünü anlamaq
üçün yeni model zəruridir və
bu haqda gələcək videolarda bəhs edəcəyik.