Yarı İletken Nedir?

Elektrik iletkenliği bakımından, iletken ile yalıtkan arasında kalan maddelerdir.
Normal durumda yalıtkan olan bu maddeler ısı, ışık, manyetik etki veya elektriksel gerilim gibi dış etkiler uygulandığında bir miktar değerlik elektronlarını serbest hale geçirerek iletken duruma gelirler. Uygulanan bu dış etki veya etkiler ortadan kaldırıldığında ise yalıtkan duruma geri dönerler. Bu özellik elektronik alanında yoğun olarak kullanılmalarını sağlamıştır.
Yarı iletkenlerin değerlik yörüngelerinde dört elektron bulunur. Bu yüzden yarı iletkenler iletkenlerle yalıtkanlar arasında yer almaktadır. Elektronik elemanlarda en yaygın olarak kullanılan yarı iletkenler germanyum ve silisyum elementleridir.
Tüm yarı iletkenler son yörüngelerindeki atom sayısını sekize çıkarma çabasındadırlar. Bu nedenle saf bir germanyum elementinde komşu atomlar son yörüngelerindeki elektronları kovalent bağ ile birleştirerek ortak kullanırlar. Atomlar arasındaki bu kovalent bağ germanyum elementine kristal özelliğini kazandırır. Silisyum da özellik olarak germanyum ile hemen hemen aynıdır.
Yarı iletkenli elektronik devre elemanlarında daha çok silisyum kullanılır. Silisyum ve germanyum devre elemanı üretiminde saf olarak kullanılmaz. Bu maddelere katkı katılarak değerlik bandı enerji seviyesi yukarıya veya iletkenlik bandı enerji seviyesi aşağıya çekilir. Değerlik bandının yukarı çekildiği yarı iletkenlere P tipi yarı iletken, iletkenlik bandının aşağıya çekildiği yarı iletkenlere ise N tipi yarı iletken denir. P tipi yarı iletkende yüklü boşluk derişimi, N tipi yarı iletkende ise elektron derişimi göreli olarak daha yüksektir.
Yarı iletkenler germanyum, silisyum, selenyum gibi elementler olabildiği gibi; bakır oksit, galyum arsenid, indiyum fosfür, kurşun sülfür gibi bileşikler de olabilir.

YARI İLETKEN sıf. Elektriği tam olarak iletmeyen ve sıcaklık arttıkça özgül direnci azalan metal dışı bir madde için kullanılır.

♦ a. Yarıiletken madde.

—ANSİKL. Bir yarıiletken oluşturmaya yatkın saf bir maddeye “has yarıiletken" denir. Böyle bir madde ne ısı, ne de herhangi bir ışıma etkisi altında olmadığında, kendisini oluşturan atomların çevre elektronları (değerlik elektronları) sadece bu maddenin kristal yapısının kurulmasında işe yararlar Bu elektronların kullanılamaz olması, maddeye büyük bir özgül direnç kazandırır (örneğin lûm'den büyük). Sıcaklık yükselirse, artan ısıl çalkalanma nedeniyle kimi elektronlar kopar ve özgül direnç azalır (örneğin 0,01 Om). Kimi yarıiletkenlerin özgül direnci, ışık, bir elektrik alanı, bir manyetik alan etkisiyle ya da homojen kristal içine dağılmış, farklı türden atomların (katkı atomları) varlığı nedeniyle normal sıcaklıkla da azaltılabilir. Bu yabana atomların her birinin çevre elektronları, katkı atomu türüne göre, o ana kadar saf olan cismin atomlarının her birinin çevre elektronlarından ya daha büyük sayıda, ya da daha az sayıda olabilir. Birinci durumda elektron fazlalığı bir elektrik akımının geçişini sağlayabilir. Yarıiletkenin verici ya da N tipi (elektron fazlalığı negatif bir elektrik yükü Uzandırdığından) olduğundan söz edilir İkinci durumda elektron noksanlığı (delik ya da boşluk) geçici de olsa bir elektron akımının boşlukları doldurarak geçişine olanak verir. Yarıiletkenin alıcı ya da P tipi (elektron noksanlığı pozitif bir elektrik yükü kazandırdığında) olduğundan söz edilir.
Germanyum ve silisyum, kristal ağları içine, çok az oranda, beşdeğerli, komşu bir madde (arsenik, antimon) katılarak N tipi bir yarıiletken elde etmeye olanak veren dörtdeğerli (4 değerlik elektronu) maddelerdir. P tipi bir yarıiletken de aynı şekilde hareket edilerek ancak, üçdeğerli komşu bir madde (galyum, indiyum) katılarak gerçekleştirilir. Biri N tipi öbürü P tipi iki yarıiletken bitiştirilerek (eklem), birinci içindeki fazla elektronların İkincinin boşluklarında dolaşması sağlanır. Oysa, yerini terk eden her elektronun kendisi de bir boşluk bırakır ve elektronların yerdeğiştirme yönüne ters yönde boşlukların yerdeğiştirmesi olduğu söylenebilir. Bu gösterimden anlaşıldığı gibi elektronların hareketliliği N tipi bir yarıiletkende iletimi sağlıyorsa, boşlukların hareketliliği de P tipi bir yarıiletkende iletimi sağlar Boşluklara da, elektronlara olduğu gibi "yük taşıyıcılar" denir. Her ne olursa olsun, dolaşım hep tekyönlü kalır ve diyotta ve tranzistorda kullanılan özellik de budur. Eklemli bir diyodun iki yarıiletken gövdesi içindeı bir elektromotor kuvvet kaynağının üretebildiği elektrik alanı etkisi altında yük taşıyıcıları dolaşır. Bu kuvvet, birleştirmeyi oluşturan iki kristalin her iki tarafında yerleştirilmiş iki iletken elektrot yardımıyla uygulanır.
Kaynağın negatif kutbuna bağlanmış elektrot (katot) ilgili olduğu kristali elektronca besler: diğer kristale bitişik olan karşıt elektrot (anot), katottan çıkan ve alanla yönlendirilen elektronları toplar.
(iki) eklemli tranzistorda, üç yarıiletken kristali, N—P—N ya da P—N—P düzeninde "sandviç" biçiminde yerleştirilmiştir Bu yerleştirme bütüneı özellikle yükseltici nitelikler verir. MOS tranzistoru (metal-oksit -silisyum) gibi başka düzenlemeler, ince bir oksit tabakası ile yalıtılmış metal bir elektrot yardımıyla, aynı tip iki yarıiletken kristal arasından geçen elektron akımının şiddeti üzerine etki etmeyi sağlar.
Elektrik alanı gibi, manyetik alan da yük taşıyıcılannı harekete geçirir ve bir yarıiletkende elektrik akımını değiştirmeyi sağlar (Hail olayı). Nihayet, bir yarıiletkenin ayırtedici özellikleri ışıkla etkilenebilir; böylece fotokondüktanslar ve fotodiyotlar gerçekleştirilir IV. grubun doğal elementlerinin (Ge ve Si) yanı sıra, GaAs ve GaAlAs gibi III., V. grupların ve ZnTe gibi II., VI, grupların yarıiletken bileşikleri* sayılabilir.

—Camc. Yarıiletken camlar iki kategoride sınıflandırılır: içlerinde vanadyum oksit ya da geçiş elementlerinin oksitleri bulunan oksitlerden oluşmuş camlar, ve içlerinde, periyodik sınıflandırma tablosunun dördüncü ya da beşinci kolonları elementleriyle (silisyum, germanyum, arsenik, antimon) bileşmiş ya da bileşmemiş, en az bir tane kükürt grubu (kükürt, selenyum, tellür) elementi ya da element alaşımından oluşmuş camlar. Bu camların yarıiletkenliğinin kaynağı henüz tam olarak anlaşılmış değildir ve kristal yarıiletkenlerin kaynağından çok farklıdır. Kristal tipi yarıiletkenlerin özellikleri bunların içine katılan eser miktardaki başka elementlerce belirlenirken, camsı yaniletkenlerin özellikleri (intrensek tiptekiler) camın içinde ortaya çıkan bölgesel yapı ve ikincil değerlik değişikliklerine bağlı gözükmektedir.