YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN




Indir 25.22 Kb.
TitleYARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN
Date conversion28.04.2013
Size25.22 Kb.
TypeBelgeleme
Sourcehttp://epicdevre.awardspace.com/Dosyalar/yiletkenler01.doc


YARI İLETKENLER


A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN

  1. İletkenler

İletkenler, elektrik akımının geçmesine kolaylık gösteren maddelerdir. Aşağıdaki şekilde, bakır iletkeninin kesiti görülmektedir.

Valans elektronlar


Bakır iletken


Şekil 1 – 1: Bakır iletkeninin kesiti

Bakır atomunun en dış yörüngesinde (valans yörünge) sadece bir elektron bulunur. En dış yörüngede sadece bir elektronun bulunması, iletkenlik yönünden anahtar faktördür. En dış yörüngede bulunan elektrona valans elektron adı verilir.

Çok küçük bir bakır parçasında bile, her biri valans elektrona sahip milyarlarca atom vardır. Bu valans elektronlar, atom çekirdeğine zayıf olarak bağlıdır. Bu nedenle, valans elektronları, bulundukları yörüngeden koparmak kolaydır. Bir bakır iletken uçlarına gerilim uygulanırsa, iletkendeki milyarlarca valans elektron, kendi atomlarından kopacak ve gerilim kaynağının pozitif ucuna doğru hareket edecektir. Bu nedenle, bakır çok iyi bir iletkendir ve direnci çok düşüktür.

Bakır en yaygın olarak kullanılan iletkendir. Elektrik ve elektronik devrelerinin pek çoğunda, iletken olarak bakır kullanılır. Baskılı devrelerde de iletken yollar bakırdır. İyi bir iletken oluşu, ucuzluğu ve kolay lehimlenebilmesi, bakırı tercih edilen bir iletken haline getirmiştir.

Gümüş, direnci en düşük olan iletkendir. Ayrıca lehimlemesi de kolaydır. Bakıra oranla çok pahalı olması, yaygın olarak kullanılmamasının en büyük sebebidir. Bununla birlikte, çok hassas bazı elektronik devrelerde, gümüş iletken olarak kullanılmaktadır.

Altın da iyi bir iletkendir ve bakır ile gümüşe nazaran paslanması daha azdır. Bu nedenle hareketli kontaklarda altın kaplama kullanılmaktadır.


  1. Yalıtkanlar

Yalıtkanlar, elektrik akımını iletmeyen maddelerdir. Yalıtkanlara örnek olarak, plastik, mika, kağıt gösterilebilir. Yalıtkan maddelerin en dış (valans) yörüngelerinde 8 elektron bulunur. Yani en dış yörüngede ne eksik, ne de fazla elektron vardır. Bu tip yörüngelere doymuş yörünge adı verilir. Doymuş yörüngelerden elektron koparmak çok zor olduğu için yalıtkan maddelerde serbest elektron sayısı çok azdır. Bu nedenle elektrik akımını iletmezler. Yalıtkan maddeler, elektrik kablolarının izolasyonunda kullanılırlar.


  1. Yarı İletkenler

Yarı iletkenler, elektriksel iletkenlik bakımından, yalıtkanlarla iletkenler arasında yer alırlar. Germanyum ve silisyum, elektronik alanında yaygın olarak kullanılan yarı iletkenlerdir. Germanyum ve silisyumun en dış (valans) yörüngelerinde 4 elektron bulunur. Germanyum ve silisyum yarı iletkenler maddeleri, bu yarı iletkenlere katkı maddesi ilave edilerek elektronik devre elemanı imalinde (diyot, transistör, tristör, triyak, vb.) kullanılırlar.


B – SAF (KATKISIZ) GERMANYUMUN KRİSTAL YAPISI VE KOVALENT BAĞ

Germanyum atomunda 32 proton vardır. Elektronların yörüngelere göre dağılımı ise şöyledir: Birinci yörüngede 2 elektron, ikinci yörüngede 8 elektron, üçüncü yörüngede 18 elektron ve en dış yörüngede 4 elektron. Şekil 1 –2 ‘de germanyum atomunun yapısı görülmektedir.







Şekil 1 – 2: Germanyum atomunun yapısı

Şekil 1 – 3: Germanyum atomunun basitleştirilmiş çizimi







Kovalent Bağlar


Şekil 1 – 4: Saf germanyum maddesindeki kovalent bağlar

Germanyum atomuyla ilgili olarak bilinmesi gereken en önemli husus, en son yörüngedeki 4 valans elektrondur. Bu kural, bütün yarı iletkenler için geçerlidir. Hepsinin atomlarının en dış yörüngesinde 4 elektron bulunur. Buna göre germanyum atomu basitleştirilmiş olarak çizildiğinde sadece en dıştaki 4 elektron gösterilir. Şekil 1–3’te germanyum atomunun basitleştirilmiş çizimi görülmektedir.

En dış yörüngelerinde 4 elektron bulunan maddeler, kimyasal olarak başka maddelerle birleşme eğilimi gösterirler. Bu maddeler, en dış yörüngelerindeki elektron sayısını 8’e tamamlama eğilimindedirler. Herhangi bir katkı maddesi katılmazsa, birbirine komşu germanyum atomları, en dış yörüngelerindeki elektronları ortak kullanarak 8 sayısına ulaşırlar. Bu paylaşma işlemi sonucunda komşu atomlar arasında “Kovalent Bağlar” oluşur. Şekil 1–4’te saf germanyum maddesinde oluşan kovalent bağlar görülmektedir.

Söz konusu şekilde de görüldüğü gibi, saf germanyum maddesinde, komşu atomlar, son yörüngelerindeki elektronları ortak olarak kullanmaktadırlar. Bu nedenle saf germanyum maddesi, kimyasal olarak kristal bir yapıya sahiptir. Kristal yapı, komşu atomlar arasındaki kovalent bağların sonucudur.


C – SAF (KATKISIZ) SİLİSYUMUN YAPISI

Saf silisyum maddesinin atomunda 14 proton ve 14 elektron bulunur. Silisyumun son yörüngesinde de, germanyum atomunda olduğu gibi 4 valans elektron vardır. Bu nedenle silisyum da bir yarı iletkendir. Aşağıdaki şekilde silisyumun atom yapısı görülmektedir.




Şekil 1 – 5: Silisyum atomunun yapısı

Şekil 1 – 6: Silisyum atomunun basitleştirilmiş çizimi

Silisyumun son yörüngesinde de 4 elektron bulunduğu ve biz de daha ziyade bu 4 elektronla ilgilendiğimiz için silisyum atomunun basitleştirilmiş yapısını şekil 1 – 6’da görüldüğü gibi çizebiliriz.

Diyot, transistör, tristör ve triyak gibi elektronik devre elemanlarının imalinde, silisyum germanyuma göre çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Buraya kadar, saf germanyum ve saf silisyum maddeleri incelendi. Elektronik devre elemanları yapımında, germanyum ve silisyum maddeleri saf olarak kullanılmaz, içlerine katkı maddeleri enjekte edilerek N (negatif) ve P (pozitif) tipi yarı iletkenler elde edilirler.

D – N TİPİ YARI İLETKENLER


Saf silisyum maddesine, “Arsenik” maddesi ilavesi edilerek “N tipi yarı iletken” elde edilir. Arsenik maddesinin atomlarının en dış yörüngesinde 5 elektron bulunur. Aşağıdaki şekilde arsenik atomunun basitleştirilmiş şekli görülmektedir (Sadece en dış yörünge çizilmiş).




Şekil 1 – 7: Arsenik atomunun basitleştirilmiş çizimi

Saf silisyum maddesine, atomlarının en dış yörüngesinde 5 elektron bulunan arsenik maddesi katılırsa, silisyum atomları, komşu arsenik atomlarının en dış yörüngesindeki 5 elektrondan 4 tanesiyle kovalent bağlar kurar. 5. elektron ise açıkta kalır. Bu elektron, katkılı kristal yapı içerisinde serbest elektron olarak ortaya çıkar. Bu yolla, yeni kristal yapı içerisinde birçok serbest elektron meydana gelmiş olur. Şekil 1 – 8’de, arsenik katkılı silisyum maddesinin yapısı görülmektedir.

Bu maddede elektronlar protonlara göre daha fazla olduğu için madde negatif özellik kazanır ve bu nedenle N tipi madde olarak adlandırılır.


Fazla Elektron


Şekil 1 – 8: Arsenik katkılı silisyum maddesi

E – P TİPİ YARI İLETKENLER


Saf germanyum veya silisyum maddesine, “Bor” maddesi ilavesi edilerek “P tipi yarı iletken” elde edilir. Bor maddesinin atomlarının en dış yörüngesinde 3 elektron bulunur. Aşağıdaki şekilde, bor atomunun basitleştirilmiş çizimi görülmektedir.





Elektron Boşluğu (Oyuk)



Şekil 1 – 9: Bor atomunun basitleştirilmiş çizimi

Şekil 1 – 10: Bor katkılı silisyum maddesi

Silisyum maddesine, bor maddesi enjekte edildiğinde, bor atomlarının en dış yörüngelerindeki 3 elektron, silisyum atomlarıyla kovalent bağ kurar, buna karşılık bor atomunun en dış yörüngesindeki elektron sayısı 3 olduğu için bir kovalent bağ eksik kalır. Yani her bor atomu 1 elektronluk eksiklik meydana getirir. Bu elektron eksikliği veya boşluğu “oyuk” olarak da adlandırılır. Katkılı maddede meydana gelen elektron eksikliği, bu maddenin pozitif bir yapı kazanmasına yol açar. Bu nedenle bu madde, P tipi yarı iletken olarak adlandırılır. Şekil 1 – 10’da bor katkılı silisyum maddesi görülmektedir.

Buraya kadar anlatılanları şöyle özetleyebiliriz:


Saf silisyum veya germanyum maddesine, bir miktar arsenik maddesi katılırsa, elde edilen bileşimde elektron fazlalığı ortaya çıkar ve bu madde “N tipi yarı iletken” olarak adlandırılır.

Saf silisyum veya germanyum maddesine, bir miktar bor maddesi katılırsa, elde edilen bileşimde elektron eksikliği (oyuk) ortaya çıkar ve bu madde “P tipi yarı iletken” olarak adlandırılır.

Mehmet Emin ÖZER -

Add document to your blog or website

Similar:

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconA – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconÖzel tip sayılabilecek yarı iletken devre elemanları daha pek çok olmasına karşın bu sayı ile bu konuyu kapatıyorum Böylece en çok kullanılan bu tip yarı

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconİLETKEN, YARI İLETKEN VE YALITKANLAR

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconİLETKEN, YARI İLETKEN VE YALITKANLAR

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconTEMEL YARI İLETKEN FİZİĞİ 1 ATOM VE YAPISI Sekil konulacak

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconBu derste; yarı iletken anahtarlama elemanları, doğrultucu ve kıyıcı devre uygulamalarına yönelik bilgi ve becerilerinin kazandırılması amaçlanmaktadır

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconEklem Transistör yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır. Her nekadar diyodun yapısına benzesede çalışması ve fonksiyonları diyottan çok

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, Tümler metal oksitli yarı iletken) I

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconElektronik ve bilgisayar konularıyla ilgilenenlerin temelde bilmesi gereken kavramlardan yarı iletken teknolojisi ve buna bağlı temel elemanlar olan diyot ve

YARI İLETKENLER A – İLETKEN, YALITKAN VE YARI İLETKEN iconKondansatörler yapı itibarı ile iki iletken plaka arasına bir yalıtkan maddenin konulması ile oluşan devre elemanlarıdır. Kullanılan yalıtkan maddenin türüne

Sitenizde bu düğmeye yerleştirin:
Belgeleme


The database is protected by copyright ©okulsel.net 2012
mesaj göndermek
Belgeleme
Main page