Valans yörüngesi,atomun en dış kısmında bulunan yörüngedir. Silisyum(Si) atomun valans yörüngesinde 4 elektron bulunmaktadır.Bu elektronlara valans elektronları denir.Kimyasal bağlar ,iki gruba ayrılır;İyon bağlar ve kovalent bağlar. Silikonun atomları arasında kovalent bağ bulunmaktadır.
Valans elektronları serbest hale getirmek için gereken enerji ;
- İletkenler için düşük seviye
- Yarıiletkenlerde için gereken enerji iletkenle kıyaslandırıldığında daha fazladır
- Yalıtkanlarda ise çok yüksektir.
İletkenlerde iletim bandı ile valans bandı birbirine girmiştir.Bundan dolayı yasak band yoktur.Yalıtkan maddelerde ise yasak basak band genişliği Eg = 6 eV kadardır. Silisyumda yasak band büyüklüğü Eg=1,1 eV`dir, germanyumda Eg=0,67 eV’dir.
Saf silisyum kristaline antimon, arsenik ve fosfor gibi son yörüngesinde 5 valans elektrot bulunan katkı maddesi eklenerek N tipi malzeme oluşturulur.Antimonun son yörüngesinde bulunan 4 valans elektronu, siliyumun 4 elektronu ile kovalent bağı oluşturur bir adet elektronda açıkta bulunur.
Saf silisyum bor, galyum ve indiyum gibi son yörüngesinde üç valans elektrot bulunan katkı maddesi eklenerek N tipi malzeme oluşturulur.Antimonun son yörüngesinde bulunan üç valans elektronu, siliyumun üç elektronu ile kovalent bağ oluşturur bir adet de boşluk(hole) meydana gelir. Silisyumun iletken hale getirmek için kristal yapısına başka malzemeler
(impürite) katma prosesine “Katkılama” (DOPING) denir
N tipi malzemeye gerilim uygulandığında içindeki serbest elektronlar bataryanın negatif kutbu tarafından itilir.Eksi kutupdan artı kutuba elektron akışı meydana gelir.
P tipi malzemede delikler(hole) pozitif yük olarak görülür.Batarya ile enerji uygulandığında eksi kutupdan artı kutuba doğru elektron akışı gerçekleşir.Bu sırada da bir ilerdeki boşluğu dolduran elektron sayesinde yeni delik(hole) oluşur.Hole akışıda bataryanın pozitif ucundan negatif ucuna doğrudur.
Delik ( Hole ) ve Elektron Mobilitesi
Yarıiletkenlerde,elektronların mobilitesi (conduction elektron) deliklerin mobilitesinden daha iyidir.Bu iki tip taşıyıcı tipinin mobilitesindeki farkın sebebi farklı band yapıları ve farklı saçılım mekanizmalarıdır.Elektronlar , conduction band da hareket etmektedir.Delikler ise valans band da bulunmaktadır.Deliklerin hareketi ,elektronların hareketine göre serbest değildir bundan dolayı hareketleri sınırlıdır. Delikler,en içteki elektronların ,daha yüksek enerji seviyelerine sahip kabuklara çıkmasıyla oluşur. Delikler,nükleus tarafından güçlü atom kuvvetine maruz kalmaktadır.Elektronlar ise yüksek enerji seviyesine sahip kabuklarda bulunduğundan dolayı fazla atomik kuvvete maruz kalmamaktadır. Bundan dolayı delikler,elektronlara göre daha az mobiliteye sahiptir. Bir yarıiletkene gerilim uygulandığı zaman , delik ve elektron mobilitesi birbirini ters yönünde olur.
26,85° derecede delik ve elektron mobilitesi ;
- Elektron Mobilitesi = 1500 cm² /(V∙s)
- Delik Mobilitesi = 475 cm² /(V∙s)
