Temel Elektronik
Temel elektronik dersleri hoşsohbet bir hocanın klavyesinden dökülüyor.
Geçen sayıda P ve N tipi yarı iletkenlerin yapısını açıklamaya çalışmıştım.
Bu ay yarı iletkenlerde akım yönünü açıklayacağım. Bir metal ile yarı
iletken arasındaki en önemli fark akım taşıyıcıları bakımındandır.
Metallerde elektronlar tarafından metalin her iki yönünde taşınabilir.
Bu nedenle metaller Unipolar olarak adlandırılır. Yarı iletkenlerde ise
farklı iki taşıyıcı tarafından (Boşluklar veya Elektronlar) taşınır.
Bu nedenle yarı iletkenlere Bipolar adı verilir.
N Tipi Yarı İletken içinde İletim:
Aşağıdaki şekilde başlangıçta S anahtarı açıktır. Yarı iletken, oda
sıcaklığında (T=250C) 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, yarı iletkenin 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.
Yarı iletkenin 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 devre kendi içinde dengede sağlanması
sağlanmakta ve bir elektrik akımı oluşmaktadır.
N-tipi yarı iletken 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 yarı iletken içinde pozitif
kenarından negatif kenarına kadar olması, elektron hareketininse
bataryanın negatif ucundan pozitif ucuna kadar olmasıdır.
P Tipi Yarı İletken içinde İletim:
P tipi yarı iletken içindeki çoğunluk taşıyıcıları boşluklardır. Boşluklar
acceptor (verici) katkı atomları ve çevre ısısı etkisi ile elektron-boşluk
çiftleri tarafından oluşturulur.
S anahtarı kapatıldığı zaman yarı iletkenin 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 yarı iletkenin
iletkenliğinin artmasına katkıda bulunmaktadır.
Özetleyecek olursak, N tipi yarı iletken içinde akım taşıma için
elektronlar P tipi yarı iletken içinde ise boşluklar tarafından
gerçekleştirlmektedir.
Gerek N gerekse P tipi yarı iletken 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 yarı iletken içinde serbest
boşluklar P tipi yarı iletken içinde de serbest elektronlar vardır.
Bunlar (daha sonraki konularda anlatacağım konularda geçecek)
sızıntı akımlarına neden olmaktadır.
Önümüzdeki sayıda P ve N yarı iletkenleri yanyana koyup neler olduğunu
ve bu birleşmeye eletrik uygulayarak neler olduğunu anlatacağım.
Önümüzdeki sayıda görüşmek üzere iyi günler dilerim.
