Yarı iletkenler nedir, nasıl çalışır, neye yarar?

Yarı iletkenler, isimlerinden de tam olarak anlaşılabileceği gibi, iletken maddelere göre daha az, ama yalıtkan malzemelere göre daha kolay elektrik akımı ileten maddelerdir. Bunlara örnek olarak Germanyum, Boron, Arsenik ve Silikon gibi saf elementler yada Galyum Arsenit gibi birden fazla elementten oluşan bileşen malzemeler sayılabilir. İlk aşamalarda (mesela 1960 lardan önce) kullanılan Germanyumun yerini, günümüzde çok büyük oranda Silikon almıştır. Tabi özellikle Galyum Arsenit gibi bazı bileşen yarı iletken malzemelerin de hayli önemli kullanımları vardır. İletkenlerin aksine, yarı iletkenlerde, sıcaklık yükseldikçe iletkenlik artar. 

Yarı iletkenlerin iletkenlik dahil çeşitli özellikleri “doping” adı verilen işlemlerle değiştirilebilir. 

Yarı iletkenler elektrik devrelerinde çok işimize yarayan çeşitli özellikler gösterebilirler. Mesela, ışığa (görünen ve hatta kızılötesi,  morotesi gibi görünmeyen), ısıya, manyetik alan gücüne, içlerinde çok az miktarda olsada bulunabilen safsızlık atomlarının (ingilizce impurity atom yada dopant da denir) miktarına göre iletkenlikleri değişebilir (mesela her milyonda birkaç tane oranında safsızlık atomu eklenmesi bile iletkenligi önemli ölçüde artırabilir). Akımı bir yönde, tersi yöne göre daha iyi iletebilirler. Elektrik sinyallerinin şiddetini değiştirebilirler. Belli bir voltajda akımı geçirip daha düşük voltajda geçirmeyebilirler yani isteğimize bağlı olarak hem yalıtkan hemde iletken olarak çalışabilirler.

Yani en basit ve kaba bir tabirle, yarı iletkenler elektrik devrelerinde elektrik akımını nerede hangi durumda ve ne kadar iletip iletmeyecegimizi ve bununla ilişkili olarak voltajı nerede hangi değerde tutabilecegimizi ayarlayabilmemizi sağlayan temel taşlardır ve bu sayede, bugün bildiğimiz bütün elektronik aletlerin çalışmasının altında yatan en temel mekanizmaların işlemesini sağlarlar. Başka  bir deyişle elektrik akımının dolaşımını istediğimiz gibi ayarlamamızı mümkün kılarlar. Eğer akımın dolaşımını istediğimiz gibi ayarlayamasaydık, bugün bildiğimiz elektronik aletlerin hiçbiri mümkün olmazdı. 

Yarı iletkenler N ve P grubu olarak genel ve en basit şekilde iki gruba ayrılabilirler. N grubu yarı iletkenler fazla elektronların yani negatif yüklerin hareketiyle, P grubu ise eksik elektronların yarattığı boşlukların birbiri ardına meydana gelmesiyle oluşur ( yani pozitif yük hareketi aslında sanaldir, hareket eden yine elektronlardır ancak burada elektron eksikliği (yine elektronların hareketi sebebiyle) birbiri ardına oluştuğundan sanki pozitif yük hareket ediyor gibi olur, ve bu pozitif yük elektronun negatif yüküne büyüklük olarak denktir) Elektron fazlalığı yada eksikliğinden kasit ise her bir atomun çevresinde katmanlar halinde dolaşan ve atomlari birbirine baglayan elektronlarin en dış katmandaki fazlalık yada eksikliginden dolayıdır. Doping yaparak bu eksiklik yada fazlalıklar meydana getirilir işte bu yüzden yukarıda bahsettiğimiz gibi dopant atomlar iletkenliği ciddi oranda etkiler. 

Yarı iletkenleri mesela hafıza, mikro işlemci (microprocessor), ve genel entegre elektrik devreleri (integrated circuit) dahil birçok görevde kullanırız. Günümüzde elektronik aletlerin temel yapı taşlarını oluşturan transistörler yarı iletkenlerden oluşur. Transistörlerden önce bu iş vakumlu tüplerle  görülmekteydi ve günümüzde bir pul büyüklüğünden daha küçük alana sığabilecek transistörlerin işini belki bir oda dolusu vakum tüpler hemde çok daha fazla enerji tüketerek yapabiliyordu.

İlk kullanmaya başlanalı artık birkaç on yılı aşmış olan yarı iletkenler, icatlarından bu yana hep daha hızlı, daha küçük ve daha ucuz hale getirildiler, ve bu da hepimizin farkında olduğu gibi, elektronik aletlerin de hep daha iyi, daha hızlı ve daha ucuz hale gelmesini sağladı. Günümüzde yarı iletkenlerin tasarım, üretim ve ticareti en stratejik, ve rekabetin en kızgın olduğu, diğer birçok (hatta belkide en fazla sayıda) sektörü etkileyen lokomotif sektörlerden biridir. 

Genel Not:

Yukarıdaki yazı da dahil, sitemizdeki paylaşımları yayınlandığımızda yayın tarihli olarak kayıt altına alıyoruz. Sitemizdeki içeriklerin her hakkı saklıdır ve bunların bizden izinsiz olarak kopyalanması ve / veya başka bir ortamda yayınlanması, ve kişisel bilgilenme amacı dışında kullanılması yasaktır.

Yorum yapabilmek için kayıtlı kullanıcı olmanız gerekmektedir. Giriş