Merhaba arkadaşlar bu yazımızda sizlere iletken ve yalıtkan maddeler ve yarı iletken maddeleri anlatacağız, bunu yanı sıra sizlere iletken ve yalıtkan maddeler nelerdir bunlar hakkında bilgi vereceğiz. Maddeler, elektrik yükünü iletme yeteneklerine göre sınıflandırılırlar. Elektriksel iletkenler, elektrik yüklerinin içinde özgürce hareket ettikleri, yalıtkanlar ise edemedikleri maddelerdir. Yarı iletkenler ise, elektriksel özellikleri yalıtkanlarla iletkenler arasında bir yerde bulunan üçüncü bir madde sınıfıdır. Silisyum ve germanyum, transistor ve ışık veren diyot gibi çeşitli elektronik aygıtların üretiminde sıkça kullanılan yarı iletkenlerin iyi bilinen örnekleridir. Yarı iletkenlerin elektriksel özellikleri, malzemelere istenilen miktarlarda belli yabancı atomlar katılarak büyük oranda değiştirilebilir.
İletken ve Yalıtkan Maddeler Nelerdir
Şimdi sizlere iletken ve yalıtkan maddeler nelerdir bunları anlatacağız. Cam, lastik gibi maddeler elektriksel yalıtkan sınıfına girerler. Bu tür maddeler sürtülerek yüklendiklerinde, yalnızca sürtünen bölgeleri yüklenir ve bu yük maddenin başka taraflarına geçemez.
Buna karşın, bakır, alüminyum ve gümüş gibi maddeler iyi elektriksel iletkenlerdir. Bu maddelerin küçük bir bölgesi yüklenildiğinde, yük iletkenin tüm yüzeyine çabukça dağılır. Bir bakır çubuk elde tutulup yün veya kürke sürülürse küçük bir kağıt parçasını çekmediği görülür. Buna göre metalin yüklenemeyeceği sanılır. Öte yandan, bakır çubuğa tahta bir sap takılıp saptan tutularak sürtüldüğünde çubuk yüklenerek kâğıt parçasını çeker. Bunun açıklaması. yalıtkan tahta olmadığında, sürtmeyle oluşan elektrik yüklerinin bakırdan vücuda oradan da toprağa geçmesi şeklinde yapılır. Yalıtkan tahta sap, yükün ele geçmesini önler.
Bir iletken, iletken bir tel veya bakır boruyla toprağa bağlanırsa, topraklandığı söylenir. O zaman toprak, elektronların kolayca gidebileceği sonsuz bir “gider “ olarak düşünülebilir. Bu göz önünde tutularak bir iletkenin indüksiyon denilen bir işlemle nasıl yüklenebileceği anlaşılabilir.
İndüksiyonu anlamak için, Şekildeki gibi topraktan yalıtılmış iletken nötr /yüklenmemiş) bir küre göz önüne alınsın. Bu küre yakınına eksi yüklü lastik bir çubuk yaklaştırıldığında kürenin çubuğa yakın bölgesi artı yük fazlalığı kazanırken, uzak bölgesi aynı miktarda eksi yük fazlalığı kazanır. (Yani, kürenin çubuğa yakın kısmındaki elektronlar kürenin öbür yanına geçerler. Çubuk küreye değmese de bu gerçekleşir.) Küre iletken bir telle toprağa bağlanarak aynı deney yapılırsa iletkendeki bazı elektronlar çubuktaki eksi yük tarafından itileceklerinden bunlar toprak teli üzerinden toprağa akarlar. Toprak bağlantılı tel kaldırılınca iletken kürede indüksiyonla artı bir yük fazlalığı oluşur. Lâstik çubuk küreden uzaklaştırıldığında (Şek.1e), indüksiyonla oluşan artı yük topraklanmamış kürede kalır. Unutmayalım ki benzer yükler arasındaki itme kuvvetlerinden dolayı kürede kalan Şekil 1 Metal bir cismin indüksiyonla elektrik yüklenmesi (yani, iki cisim birbirlerine hiç değmezler a) Eşit sayıda artı ve eksi yüklü nötr metalik bir küre, (b) Nötr metal küre yakınım yüklü lastik bir çubuk konulduğunda, küre üzerindeki yük dağılımı yeniden düzenlenir. (c) Küre topraklandığında elektronlarından bir kısmı toprak teli üzerinden ayrılır, (d) Topraklama kaldırıldığında kürede düzgün olmayan bir artı yük dağılımı bulunur, (e) Lastik çubuk uzaklaştırıldığında fazla artı yük küre yüzeyine düzgün dağılır.
Şekil 2 (a) Soldaki yüklü cisim, sağdaki yalıtkanın yüzeyinde indüksiyonla yükler oluşturur. (b) Kağıtta yükler yerdeğiştirdiği için yüklü bir tarak kağıt parçalarını çeker.
Yük, küre yüzeyine düzgün olarak dağılır. Bu işlem sırasında elektriklenmiş lâstik çubuk eksi yükünden hiç bir kayba uğramaz.
İndüksiyonla yüklemede cisimlerin değmesine gerek yoktur. Bu, iki cismin değmesini gerektiren sürtme ile elektrik yüklemesi (yani iletimle elektrik yüklemesi) yapılmasından farklıdır.
İletkenlerdeki indüksiyonla elektrik yüklemesinin benzeri, yalıtkanlarda da görülür. Nötr moleküllerin çoğunda, artı ve eksi yük merkezleri çakışırlar. Oysa, yüklü bir cismin etkisinde, yalıtkanın her molekülündeki bu yük merkezleri hafifçe kayarak molekülün bir yanının diğerinden daha artı yüklenmesine yol açarlar. Kutuplanma denilen bu olay Bölüm 26 da daha iyi biçimde ele alınacaktır. Moleküllerdeki yüklerin bu şekilde yeniden düzenlenişi, Şekil 23.4’teki gibi, yalıtkanın yüzeyinde bir indüksiyon yükü oluşturur. Yalıtkanlardaki indüksiyonun bilinmesi ile saça sürtülen tarağın nötr kâğıt parçalarını neden çektiği veya elbiseye sürtülen balonun nötr bir duvara niçin yapıştığı açıklanabilir. Bu yazımızda sizlere iletken ve yalıtkan maddeler hakkında bilgi verdik ve bunun yanı sıra yarı iletken maddeleri tanıttık. Yarı iletken madder hakkında daha detaylı bilgi için, diğer yazımız olan yarı iletken nedir yazımıza göz atınız. Diğer yazımızda görüşmek üzere.