Yarıiletkenlerde Elektronlar ve Delikler ( Hole )

20 Kasım 2018

Elektronik, Fizik, Nano Teknoloji

, , , , , , , ,

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)
Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun ?
  • Gereksiz 
  • Normal 
  • Faydalı 
  • Müthiş 
The following two tabs change content below.
Sidar ATABEY
My LinkedIn profile

Sidar ATABEY

Elektrik-Elektronik Mühendisi. Makine Mühendisliğinde yan dal programını tamamladı. 1 sene boyunca Erasmus Programı kapsamında Polonya Silesian University of Technology'de eğitim gördü.