Temel Elektronik

		İnternette İlk Türk Amatör Telsiz Gazetesi
		Temel Elektronik
		TA2CCS Şahin Küliğ E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr Bu ay iletken, yalıtkan ve yarı iletken maddeleri açıklamaya çalışacağım. Elektrikle iyi kötü ilgilenen herkesin bildiği gibi iletken, elektrik akımı iletir. Yalıtkan elektrik akımını iletmez. Yarı iletken elektrik akımın ..... Şimdi burada duralım. Yarı iletkenin ne yaptığını anlatmadan önce bir madde nasıl iletken veya yalıtkan olur. Buna bağlı olarak da yarı iletken malzemenin yapısı açıklayacağım. Bilindiği gibi maddenin yapı taşına ATOM diyoruz. Atomun yapısı nasıldı? Bunu yukarıdaki Silikon atomunun şeklinde görebiliriz. Bu biçimdeki atom modeline BOHR modeli denmektedir. Aslında bilim adamları atom içerisinde habire yeni parçacıklar bulsalar da bizi şimdilik o kadar ilgilendirmiyor. Bu modelde ne var? Ortada bir çekirdek. Çekirdeğin içinde eşit sayıda proton ve nötron bulunmaktadır. Protonlar atomun pozitif elektrik yükünü oluştururlar, nötronlar ise atomun kütlesini oluş- turmaktadırlar. Çekirdeğin dışında çeşitli yörüngelerde dolaşan ve atomun negatif elektrik yükünü oluşturan elektronlar vardır. Geçen sayıda evrende her şey dengededir demiştim. Burada da atomun dengede olması için elektronların sayısı protonların sayısına eşit olması gerekmektedir. Yukarıdaki şekilde gösterilen silikon atomunun elektronları en iç yörüngede 2 adet ortada 8 adet ve en dışta ise 4 adet olarak dizilmiştir. Bunların iç ve orta yörüngede olan 10 tanesi atomun çekirdeğine oldukça sıkı olarak bağlı olup en dıştaki 4 adedi ise gevşek olarak bulunurlar. En dıştaki 4 adet valans elektron yarı iletken içindeki elektrik akımını sağladıkları için ayrıca önemlidirler. Bir çok atom yan yana dizildiklerinde birbirlerine bağlanıp kristal yapı oluştururlar. Bu bağlantı dış yörüngedeki valans elektronları ortak kullanarak oluşturulur. Bu bağlantıya Kovalant Bağ (Covalent Bonding) adı verilmektedir. Şimdi atomun çekirdeğini bir mıknatıs gibi düşünelim. Bu mıknatısın metal bir parayı çekmesine izin verelim. Bu parayı mıknatıs üzerinden almamız güç olacaktır. Parayı mıknatıstan uzaklaştırdıkça, mıknatısın para üzerindeki çekim gücü azalacak, bizimde parayı mıknatısın çekim gücünden koparmamız kolaylaşacaktır. Atomdaki çekirdek pozitif yük taşıdığı için negatif yük taşıyan elektronları ve kendisine yakın yörüngedeki elektronları daha kuvvetti çekeceğini düşünürsek, dış yörüngedeki elektronlar daha az bir enerji ile atomdan kopartılabilir. Dış yörüngedeki elektronları bazı yöntemlerle koparmak mümkündür. Örneğin ısı, radyasyon. Bir madde içindeki elektronlar bu tür etkilerle koparılırsa elektronlar serbest elektron olarak dolaşırlar. Elektrik akımını elektronlar sağladığına göre bir maddeden elektrik akımı geçebilmesi için serbest elektronlara ihtiyaç vardır. Eğer herhangi bir sebeple maddeden elektron kopartılamıyorsa o madde yalıtkandır. Herhangi bir zorlamaya gerek kalmadan madde içinde serbest elektronlar varsa o madde iletkendir. Maddenin atomlarından elektronları çok küçük enerjilerle koparmak mümkün oluyorsa bunlar saf yarı iletken olarak tanımlanmaktadır. Şimdiye kadar yazdıklarımdan da anlaşılacağı gibi bir kristalin elektrik akımını iletebilmesi için elektronlarının bir takım zorlamalarla kopartıldığı görülmektedir. Şimdi saf kristal maddenin içine birtakım katkılar yaparak kendiliğinden elektriği iletebilecek hale getirelim. Silikon atomundan oluşan bir kristal yapı dış yörüngelerinde 4 elektron taşımaktadır. Bu kristale +3 yada +5 değerlikli atomlar katacak olursak katkılı yarı iletken (Doped Semi Conductor) oluştururuz. Önce N Tipi yarı iletken oluşturalım. Silikon kristal içine +5 değerlikli atom, yani 5 adet valans elektronu olan arsenik, fosfor, antimuan gibi maddeler katarsak aşağıdaki şekildeki yapıyı oluştururuz. +5 değerlikli bu atomun 4 elektronu etrafındaki silikon atomları ile kovalant bağ oluşturup bir elektronu açıkta kalmaktadır. +5 değerlikli atom kristal yapı içine fazladan bir elektron verdiği için bu atomlara verici (Donor) atom denmektedir. Kristal içindeki fazla elektronlar kristale negatif özellik kazandırdığı için N Tipi yarı iletken denilmektedir. N Tipi yarı iletkenlerde ki fazladan olan elektronlar iletkenliği sağlamaktadır. Bu elektronları kopartmak, hareket ettirmek için çok küçük enerji yeterli olmaktadır. P Tipi yarı iletken yapmak için saf kristal içine +3 değerlikli Alüminyum, Boron, Galyum, Indium gibi maddeler katmak gerekmektedir. +3 değerlikli atom etrafındaki silisyum atomları ile kovalant bağ oluşturur. Bir elektron eksik kaldığı için orada bir boşluk (Hole) oluşur. +3 değerlikli bu atomlara acceptor atomu denmektedir. Kristal yapı içindeki boşluklar pozitif yük taşıdıkları için bu şekildeki kristal yapıya P Tipi yarı iletken denir. P tipi yarı iletkenlerdeki boşluklar dışardan elektron alabildiği için iletkenliği boşluklar sağlamaktadır. Bu ay ki yazım size sıkıcı gelmiş olabilir. Aslında biraz da basit anlatmaya çalıştım. Fakat bu bölüm iyi anlaşılırsa bundan sonraki bölümler daha rahat anlaşılacaktır. Önümüzdeki sayıda görüşmek üzere iyi günler dilerim.