Diyot, transistör gibi devre elemanlarının yapısında germanyum ve silisyum yarı iletkenleri bulunur. Bu devre elemanlarının yapısını anlamak için yarı iletkenlerin yapısını anlamak gerekir.
Yarı iletkenler:
Her maddenin en küçük parçasına atom denir. Atom ortasında çekirdek ve çekirdeğin etrafında yörüngelerde dönen elektronlardan oluşur. Her bir yörüngede bulunabilecek elektron sayısı;
formülü ile bulunur. Burada (n) yörünge numarasını belirtir. (yörüngelere elektron dağılımı: 2-8-18...... gibidir)
Bakır atomunun 29 elektronu vardır. Bunlar yörüngelere (2-8-18-1) şeklinde yerleşirler. Son yörüngede 1 elektron bulunur. Bu elektrona serbest elektron veya valans elektron denir. Bu elektronlar çekirdeğe zayıf bağlarla bağlı olduklarından bir atomdan diğer bir atoma rahatlıkla geçebilirler.
Maddelerin elektriği iletip iletmemelerinde dış yörüngedeki bu serbest elektronların etkisi büyüktür. Maddeler elektriği iletip iletmemeleri bakımından iletken, yalıtkan ve yarı iletken olmak üzere üçe ayrılırlar.
Atomun dış yörüngesinde değişik sayıda elektron bulunabilir. Ancak bu elektron sayısı 8 den fazla olamaz. Dış yörüngesinde 8 elektronu bulunan atomlar kararlılık kazanmışlardır. Elektronları çekirdeğe daha sıkı bağlıdırlar. Elektronlarını kolay kolay bırakmazlar, dışarıdan elektron almazlar. Asal gazlar bu guruba girer.
Dış yörüngesinde 4 ten az elektron bulunan atomlar elektron vermeye, 4 ten fazla olanlar elektron almaya yatkındırlar.
Sonuç olarak; eğer bir maddenin atomunun son yörüngesinde 4 ten az elektron varsa bu madde iletken, 4 ten fazla elektron varsa yalıtkan, 4 elektron varsa yarı iletkendir.
Elektrik akımını iletmeyen maddelere yalıtkan denir. (Cam, mika gibi) Yalıtkanların elektron bağ yapısı hiç bir zaman elektronların boşa çıkmasına izin vermez.
Elektrik akımını ileten maddelere iletken denir. (Bakır, demir gibi) İletken maddelerin atomlarının valans elektronları çekirdeğe zayıf bağlarla bağlı olduklarından bir atomdan diğer atomlara rahatlıkla geçebilirler.
Yarı iletkenlerin iletim özellikleri dışarıdan ısı, ışık, elektrik alanı biçiminde kontrol edilebilir. Elektronikte en önemli iki yarı iletken madde germanyum (Atom Nr: 32) ve silisyum (Atom Nr: 14) dur.
Yarı iletkenler normalde bir yalıtkan gibi hareket eder ancak ısı, ışık, elektrik alanı gibi yeterli miktarda bir enerji uygulanırsa iletime geçerler.
N tipi yarı iletken:
Diyot transistör yapımında kullanılmak üzere germanyum hazırlanırken 16gr germanyum kristali içine gramın milyonda biri kadar yabancı madde katılır. Germanyumun 4 valans elektronu bulunduğundan; arsenik, antimuan yada fosfor gibi 5 valans elektronlu maddeler germanyumun içine katılır.
Bu yabancı maddenin 5 valans elektronunun 4 ü kendisine komşu olan germanyum atomunun valans elektronları ile ortak valans bağı çiftini kurar. Beşinci elektron bağ kuramaz ve açıkta kalır. Bu elektron çok zayıf bir bağ ile çekirdeğe bağlıdır. Ve kristal yapı içerisinde serbest halde hareket ederek elektiriği iletir.
Bunun gibi bünyesinde fazla elektron barındıran germanyum kristaline N tipi yarı iletken denir.
P tipi yarı iletken:
4 valans elektronlu germanyum kristali içine 3 valans elektrona sahip bor alüminyum, galyum yada indiyum katılırsa bu yabancı maddenin 3 valans elektronu germanyumun valans elektronlarından 3 tanesi ile ortak valans bağı kurar. Dördüncüsü bağ kuramaz. Bir elektron eksikliği meydana gelir. Bu elektron eksikliğinden dolayı komşu germanyum atomlarından elektron geçişi olur. Böylece elektriğin iletimi sağlanmış olur.
Bu çeşit özelliği olan yarı iletkenlere P tipi yarı iletken denir.
N tipi yarı iletkenler ve P tipi yarı iletkenler hazırlandıktan sonra tek başlarına kullanılmazlar. Elektronikte kullanılan diyot, transistör gibi yarı iletken maddelerin üretiminde ikisi birleştirilerek kullanılırlar.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder