Merhaba arkadaşlar bugün sizlere yarı iletken nedir ve bazı yarı iletken maddeleri tanıyacağız. Germanyum (Ge) ilk yarı iletkenlerden biridir; silisyum (Si) ise en yaygın olarak kullanılan yarı iletkendir; galyum arsenür (GaAs) ve indiyum fosfür (İnP) mikroelektronik alanında daha sonra ortaya çıkan yarı iletkenlerdir. Tüm bu elementler veya element alaşımları yarı iletkendir; yani iletkenlikleri (veya bunun tersi olan özgül direnç) oda sıcaklığında, bir yandan yalıtkanların iletkenliğiyle iletkenlerin iletkenliği arasında yer alan ve öte yandan bilinen metallerin iletkenliğinin aksine, üstel bir yasa uyarınca sıcaklıkla artma özelliği gösteren katılardır.
Yarı iletken Maddeler
Şekil 1 de germanyum elementinin özelliklerini gösteriyor. Simgesi(Ge), atom numarası 32, atom ağırlığı 72,64, maddenin hali katı, rengi ise grimsidir.
Yarı iletkenlerin davranışının açıklanması, bunları oluşturan kimyasal elementlerin elektron yapısına dayanır. Bu nedenle bunların tümü, elementlerin periyodik sınıflandırma tablosunda küçük bir bölümde toplanmıştır: silisyum ile germanyum periyodik tablonun dördüncü kolonunda yer alır, yani atomların her biri, bir kimyasal bağa katılabilecek dört elektron içerir. Aynı durum üçüncü kolonun element alaşımlarıyla (galyum, indiyum) beşinci kolonun element alaşımlarında da (arsenik, fosfor) gözlemlenir.
Bu yapı dolayısıyla, bir kristal içinde her atom dörtyüzlü bir kompleks oluşturacak şekilde yerleşmiş komşu dört atomla çevrilidir ve dört elektronu (değerlik diye adlandırılır) da bağların içinde yer alır. Anlatılan bu kalıplaşmış sistem, mutlak sıfırın yakınında ve karanlıkta bir yarı iletkenin sistemidir. Bütün elektronlar atom çekirdeklerine bağlı olduğundan iletkenliği sıfırdır.
Şekil 2 de silisyum elementinin özelliklerini gösteriyor. Simgesi(Si), atom numarası 14, atom ağırlığı 28,085, maddenin hali katı, rengi ise koyu gridir.
Sıcaklık yükseldiğinde, ısıl çalkalanma değerlik elektronlarından birinin kaçmasına yol açabilir; bu elektron, arkasında delik diye adlandırılan kullanılabilir bir boşluk bırakarak, kristal içinde serbestçe dolaşmaya başlar. Komşu atomlardan birine bağlı bir elektron da, arkasında yeni bir boşluk bırakarak bu deliği doldurabilir ve bu böyle sürüp gider. Elektronların yer değiştirmesi deliklerin yer değiştirmesinin tersine gerçekleşir. Has iletim olarak adlandırılan bu iletkenlik oda sıcaklığında oldukça küçüktür, ama başka etkenler bunun değerini artırabilir: elektrik alanının, manyetik alanın, ışığın (fotoelektrik olayı) etkisi ve özellikle kristal içindeki yabancı atomların varlığı. Çok az sayıda yabancı atom (yaklaşık olarak milyonda bir) kristalin, dış etkili iletim denen iletkenliğini tümüyle değiştirmeye yeterlidir. Periyodik sınıflandırma tablosunun beşinci kolonundaki bir element, mesela fosfor, silisyum kristalindeki bir atomun yerini alırsa, elektronlarından dördü komşu silisyumlara bağlanacaktır. Fazlalık elektron arkasında pozitif bir fosfor iyonu bırakarak kolaylıkla elektrik iletimine katılabilir. Bu tür verici atomların elektrik iletimine katılması, denk düşen delikler oluşturmadan elektron dolaşımına yol açar: bu durumda yarı iletken n tipindedir (negatif) .
Katkılama atomu, mesela bor, periyodik sınıflandırma tablosunun üçüncü kolonuna aitse, kristal içinde bir elektron eksikliği (delik) oluşturur. Bu alıcı atomdan dolayı iletim, delikler aracılığıyla yapılır: bu durumda yarı iletken p tipindedir(pozitif).