TA2CCS Şahin Küliğ
E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr
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.
|