Elektronik teknolojisinin göz bebeği sayılan yarıiletkenlerde elektrik akımına belli bir değere kadar izin verilir. Daha doğru bir ifadeyle yarıiletkenler elektrik iletkenliği bakımından iletkenlerle yalıtkanların arasında kalan malzemelere denir. Güneş pilleri, bilgisayar işlemcileri, cep telefonları, dijital müzikçalar, laserler gibi pek çok ticari ya da bilimsel cihazda kullanılırlar.
Yarıiletkenler, iki sınıfta incelenebilir:
– Özgün (asal) yarıiletkenler
– Katkılı yarıiletkenler
*n-tipi yarıiletkenler
*p-tipi yarıiletkenler
Asal yarıiletkenler
Herhangi bir sıcaklıkta elektronların sayısı boşlukların sayısına eşit ise bu tür yarıiletkenlere asal yarıiletken denir. Bağlanma enerjisi kadar enerji verdiğimizde elektron ya bağ içinde kalacaktır ya da bağdan kopacaktır. İşte bu yüzden Fermi enerji seviyesi yasak enerji aralığının tam ortasındadır.
Asal yarıiletken için taşıyıcı yoğunluğu şöyle ifade edilir: 
Asal yarıiletkenlerde iletime hem boşluk (deşik) hem de elektronlar katılmaktadır. Bu yüzden iletkenlik, elektronların ve boşlukların iletkenliğe etkisinin toplamıdır.
Elektrik alan uygulandığında elektriksel kuvvet elektrik alanın tersi yönde olduğu için elektronlar elekrik alanın tam tersi yönünde hareket ederler. Boşluklar ise elektrik alan ile aynı yönde hareket ederler. Eğer elektronların sayısı n, boşlukların sayısına p, eşitse bu şekilde sürekli elektrik iletimi sağlanır.
Şekilde de görüleceği gibi asal yarıiletkenler çift taraflı iletim söz konusudur.
Katkılı yarıiletkenler
Katkılı yarıiletkenler ise elektronların sayısı ile boşlukların sayısının eşit olmadığı durumlara sahip yarıiletken malzemelerdir. İki alt grupta incelenirler.
- n-tipi yarıiletkenler
Si atomlarının birbiriyle bağ yaptıktan sonra dışarıda bir katkı elektronu eklenmesiyle oluşan yarıiletkenlere n-tipi yarıiletkenler denir. Bu şekildeki oluşuma doğal olmayan n-tipi yarıiletkenleri de denir. Doğal n-tipi yarıiletkenler, farklı iki elementin bağ yapması sonucu oluşan bağların tamamı elektronlar tarafından doldurulmasına rağmen bağ dışı kalan elektron veya elektronlar varsa bu tip katkılı yarıiletkene doğal n-tipi yarıiletken denir. Si ve P’ın oluşturduğu yarıiletken bu tip yarıiletkene örnektir.
Bu katkı atomuna donor veya verici atomu denir. N-tipi yarıiletkende sıcaklık biraz artırılarak bağların kopmasından daha önce elektrik iletimi bu katkı atomları ile gerçekleştirilir.
n-tipi yarıiletkenlerde elektronların sayısı boşlukların sayısından çok çok fazla olduğu için iletim elektronlar tarafından yapılır. Dolayısıyla iletkenliğe elektronların katkısı vardır.
- p-tipi yarıiletkenler
Doğal olmayan p-tipi bir yarıiletkene, bağlarında 1 elektronu eksik Si atomları örnek gösterilebilinir. Doğal p-tipi yarıiletkenlere örnek olarak 4 bağ yapabilen 4-3 grubu elementleri verilebilir. Bağ içinde bir elektron eksik olmalıdır. Aynı grup elementlerde 3 bağ yapılıyorsa bu durumda doğal p-tipi yarıiletken oluşur. Alıcı veya acceptor katkılı yarıiletkenler olarak da bilinirler.
p-tipi yarıiletkenlerde elektrik iletimine boşlukların etkisi elektronlardan çok daha fazladır.
Kısacası iletime katılan elektron ve boşluk taşıyıcılarının sayısı birbirine eşit ise bu tür yarıiletkenlere asal yarıiletkenler denir. İletime katılan taşıyıcıların büyük çoğunluğu elektronlar ise bu tip yarıiletkene n-tipi, iletimin büyük çoğunluğu boşluk taşıyıcılar tarafından yapılıyor ise p tipi yarıiletkenler denir.
Bu yazıda son derece özet bir şekilde yarıiletken nedir ve bu yarıiletkenlerin türleri nelerdir sorularına cevap vermeye çalıştık. Zaman içinde yarıiletkenlerin özelliklerini veren yeni yazılarımız olacaktır. Diğer yandan, bu yarıiletkenlerin n-tipi veya p-tipi olduğunu anlamaya yarayan Hall Olayı hakkında bilgi almak isterseniz, Hall Olayı yazımızı okumalısınız.
Hazırlayan : Gökhan Atmaca | http://twitter.com/kuarkatmaca
Kaynak:
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
İlginizi çekebilir!:
