YARI İLETKENLER

1) Yarı iletken malzemeler, akımı iyi iletmezler. Aslında ne iyi bir iletken, nede iyi bir yalıtkandırlar. Çünkü valans bandındaki boşlukların ve ilettim bandındaki serbest elektronların sayısı sınırlıdır. 

2) Bir yarı iletken kendiliğinden belirli bir miktar iletkenliğe sahiptir ancak biz bu yarı iletken kristallerinin içerisine çok az miktarda (bir milyonda bir) kirlilik atomları katarak iletkenliklerini yaklaşık bir milyon kat artırabiliriz. Yarı iletkenler katkılandıkları malzemelere göre ikiye ayrılırlar, eğer yarı iletken kristal yapısının içerisine Bor (B) gibi son yörüngesinde 3 elektron bulunduran atomlar ile katkılanırsa P tipi katkılanmış yarı iletken,

Arsenik (As) gibi son yörüngesinde 5 elektron bulunduran atomlar ile katkılanırsa N tipi yarı iletken olarak adlandırılır.

3) Katkı İşlemi (Doping)

   Silisyum ve germanyumun iletkenliği kontrollü olarak artırılabilir.İletkenliği kontrollü
olarak artırmak için saf yarıiletken malzemeye katkı maddesi eklenir. Bu işleme
“doping” denir. Akım taşıyıcılarının (elektron veya boşluk) sayısının artırılması
malzemenin iletkenliğini, azaltılması ise malzemenin direnci artırır. Her iki doping
olayının sonucunda N-tipi veya P-tipi madde oluşur.

4) N-Tipi Yarıiletken

Saf silisyumun iletkenlik bandındaki deliklerinin artırılması atomlara katkı maddesi ekleyerek yapılır. Bu atomlar, 5-değerli valans elektronları olan arsenik (As), fosfor (P), bizmut (Bi) veya antimon’dur. Silisyuma katkı maddesi olarak 5 valans elektrona sahip fosfor belli bir oranda eklendiğinde, diğer silisyum atomları ile nasıl bir kovelent bağ oluşturulduğu Şekil-1.3 de gösterilmiştir. Fosfor atomunun 4 valans elektronu, silisyumun 4 valans elektronu ile kovalent bağ oluşturur. Fosfor’un 1 valans elektronu açıkta kalır ve ayrılır. Bu açıkta kalan elektron iletkenliği artırır. Çünkü herhangi bir atoma bağlı değildir. İletkenlik, elektron sayıları ile kontrol edilebilir. Bu ise silisyuma eklenen atomların sayısı ile olur. Katkı sonucu
oluşturulan bu iletkenlik elektronu, valans bandında bir boşluk oluşturmaz.

Resim yazısı ekle

Akım taşıyıcılarının çoğunluğu elektron olan, silisyum veya germanyum maddesine N-tipi yarıiletken malzeme denir. N-tipi malzemede elektronlar, çoğunluk akım taşıyıcıları diye adlandırılır. Böylece N-tipi malzemede akım taşıyıcıları elektronlardır. Buna rağmen ısı ile oluşturulan birkaç tane elektron boşluk çiftleri de vardır. Bu boşluklar 5-değerli katkı maddesi ile oluşturulmamışlardır. N-tipi malzemede boşluklar azınlık taşıyıcıları olarak adlandırılır.

5) P-Tipi Yarıiletken

Saf silisyum atomu içerisine, 3 valans elektrona sahip (3-değerli) atomların belli bir
oranda eklenmesi ile yeni bir kristal yapı oluşur. Bu yeni kristal yapıda delik (boşluk)
sayısı artırılmış olur. 3 valans elektrona sahip atomlara örnek olarak; alüminyum (Al), Bor (B) ve Galyum (Ga) elementlerini verebiliriz. Örneğin; saf silisyum içerisine belli bir oranda bor katılırsa; bor elementinin 3 valans elektronu, silisyumun 3 valans elektronu ile ortak kovalent bağ oluşturur. Fakat silisyumun 1 valans elektronu ortak valans bağı oluşturamaz. Bu durumda 1 elektron noksanlığı meydana gelir. Buna “boşluk” veya “delik=hole” denir. Silisyuma eklenen katkı miktarı ile boşlukların sayısı kontrol edilebilir. Bu yöntemle elde edilen yeni malzemeye P tipi yarıiletken malzeme denir. Çünkü boşluklar pozitif
yüklüdür. Dolayısı ile P-tipi malzemede çoğunluk akım taşıcıları boşluklardır.
Elektronlar ise P tipi malzemede azınlık akım taşıyıcılarıdır. P-tipi malzemede bir kaç adet serbest elektronda oluşmuştur. Bunlar ısı ile oluşan boşluk çifti esnasında meydana gelmiştir. Bu serbest elektronlar, silisyuma yapılan katkı esnasında oluşturulamazlar. Elektronlar P-tipi malzemede azınlık akım taşıyıcılarıdır.