Yarıiletkenlerde İletim
Geçen yazıda P ve N tipi yarıiletkenlerin yapısını açıklamaya çalışmıştım. Şimdi de yarıiletkenlerde akım yönünü açıklayacağım. Bir metal ile yarıiletken arasındaki en önemli fark akım taşıyıcıları bakımındandır. Metallerde elektronlar metalin her iki yönünde taşınabilir. Bu nedenle metaller Unipolar olarak adlandırılır. yarıiletkenlerde ise farklı iki taşıyıcı tarafından (Boşluklar veya Elektronlar) taşınır. Bu nedenle yarıiletkenlere Bipolar adı verilir.
N Tipi yarıiletken içinde iletim:
Aşağıdaki şekilde başlangıçta S anahtarı açıktır. yarıiletken, oda sıcaklığında (T=25°C) ısı etkisi ile yaratılan elektron-boşluk çiftlerinin ve donör katkı atomlarının oluşturduğu serbest elektronları içerir. Bu pozitif ve negatif yükler devamlı hareket halinde olup sağa sola yayılırlar.
S anahtarı kapatıldığı zaman, yarıiletkenin her iki bağlantı kontağı arasında bir elektrik alanı oluşur. Bu elektrik alanı serbest elektronları negatif kutuptan pozitif kutba, boşlukların pozitif kutuptan negatif kutba doğru hareket etmesine neden olur.
Yarıiletkenin pozitif yüklü olan sağ tarafı kendisine en yakın olan D atomundan bir elektronu kendisine çeker.(1) Elektriksel dengesi bozulan (pozitif yüklenen ve elektron – boşluk çifti, boşluk – boşluk haline dönüşen) D atomu elektronca zengin olan ve kendisine en yakın olan C atomunun elektronunu çekerek (2) yeniden dengeli hale gelir. (elektron – boşluk çifti yeniden oluşur) Elektriksel dengesi bozulan C atomu kendisine en yakın B atomunun elektronunu çekerek dengeli hale gelir.(3) Elektriksel dengesi bozulan B atomu kendisine en yakın A atomundan bir elektron çekerek yeniden dengeli hale gelir. Dengesi bozulan A atomu da elektronca zengin olan bataryanın negatif ucundan bir elektron çekerek dengesini sağlar.(4) Bu sırada pozitif uç D atomundan yeni bir elektron çekerek yukarıdaki olayların aynı şekilde tekrarını sağlayacaktır.
Anlaşılacağı gibi bataryanın pozitif ucu tarafından çekilen bir elektron negatif ucu tarafından verilerek devrenin kendi içinde dengede kalması sağlanmakta ve bir elektrik akımı oluşmaktadır.
N-tipi yarıiletken içindeki serbest elektronlar yapı içinde hareket ederek elektron alma-verme işinde, elektron–boşluk işlemlerinde yer alırlar ve elektron akışının artmasına katkıda bulunurlar. Boşluk hareketini burada detaylı olarak açıklamayacağım.
Bilinmesi yeterli olan nokta boşlukların yarıiletken içinde pozitif kenarından negatif kenarına kadar olması, elektron hareketininse bataryanın negatif ucundan pozitif ucuna kadar olmasıdır.
P Tipi yarıiletken içinde iletim:
P tipi yarıiletken içindeki çoğunluk taşıyıcıları boşluklardır. Boşluklar acceptor (verici) katkı atomları ve çevre ısısı etkisi ile elektron-boşluk çiftleri tarafından oluşturulur.
S anahtarı kapatıldığı zaman yarıiletkenin sol tarafı negatif, sağ tarafı ise pozitif olarak yüklenir. (1) A atomunun elektron boşluk çiftinin boşluğu batarya tarafından gelen bir elektronu çeker. (2) Dengesi bozulan A atomunun kristal içine bıraktığı elektron B atomunun elektron boşluk çiftinin boşluğu tarafından çekilir. Bu işlem C ve D atomları ile de tekrar edilerek elektron bataryanın pozitif ucu tarafından çekilir. Burada çoğunluk taşıyıcısı olan boşluklar kristal içinde, elektronları taşıyan bir araba gibi davranmaktadır.
Acceptor atomlarının oluşturduğu serbest boşluklar yarıiletkenin iletkenliğinin artmasına katkıda bulunmaktadır.
Özetleyecek olursak, N tipi yarıiletken içinde akım taşıma için elektronlar P tipi yarıiletken içinde ise boşluklar tarafından gerçekleştirilmektedir. Gerek N gerekse P tipi yarıiletken içinde elektron ve boşluk hareketleri olmakta, iletkenler üzerinde ise sadece elektronlar hareket etmektedir.
Değerli arkadaşlarım, saf N yada P tipi iletken üretmek mümkün değildir. Bu denenle çok çok az miktarda da olsa N tipi yarıiletken içinde serbest boşluklar P tipi yarıiletken içinde de serbest elektronlar vardır. Bunlar (daha sonraki konularda geçecek) sızıntı akımlarına neden olmaktadır.
Sayfayı Yazdır
Anketler
Tavsiye Et
Bize Yazın
Ana Sayfa
Sanal Mağaza
Adres ve Telefon Numaraları için Tıklayın...