yarı iletken nedir?

Bunu irdelemeden önce, madde dört halde bulunabilir hatırlayalım:

1. Katı
2. Gaz
3. Sıvı
4. Plazma

Katı malzemeler, atom veya moleküllerinin düzenlemesine göre üç kategoriye ayrılabilir

1- Kristal: Atomlar periyodik olarak düzenlenir, silikon gibi

3- Amorf: cam gibi belirli bir atom düzenlemesi yoktur .

Daha önce belirtildiği gibi, bir kristal, tekrarlayan bir nizamda düzenlenmiş atomlardan oluşur. Bu atomları uzayda düzenli olarak yayılmış katı küreler olarak hayal edersek, bu simetrik nokta dizisi örgü olarak adlandırılır. Örgünün içinde, birkaç atom içeren ve küp veya beşgen prizma...v.b gibi belirli bir geometrik şekle sahip olan bir hücre gözlemlenebilir, bu hücre düzenli olarak tekrarlanması neticesinde kristali oluşturur; bu hücreye birim hücre denir.

_ Çoğu yarı iletken, katı kristal malzemeler kategorisine girer, ve elektrik iletkenliği açısından metaller ile yalıtkanlar arasında bir yerde bulunurlar. Sıcaklık değişimleri, optik uyarım veya katkı maddelerinin katkılenmesi gibi yöntemlerle iletkenliklerini kontrol edebiliriz. Yarı iletken malzemeler, periyodik tabloda IV grubu ve komşu sütunlarda bulunur. Yarı iletken malzemenin en önemli özelliklerinden biri, geniş olmayan enerji boşluğuna sahip olmasıdır ve bu özellik, onu metallerden ve yalıtkanlardan ayırt etmesini sağlar.

Ancak bant ve boşluk terimleriyle neyi kastediyoruz ?

_ Bant terimi geniş bir aralığı ifade eder ,ve boşluk bu bölgede hiçbir elektronun bulunmadığını gösterir
Bunu anlamak için, öncelikle bir atomda, en dışarıdaki dolu veya kısmen dolu yörüngeye valans yörünge denir ve ardından boş yörüngelere iletken yörünge denir ve aralarında hiçbir elektronun bulunamadığı yasak bölgeler vardır; ikinci olarak, basit bir model almalıyız; iki benzer atomun bir araya gelerek katı oluşturducağı zaman çeşitli etkileşimler meydana gelir ve her seviye bir elektron içerecek şekilde enerji seviyelerinin bölünmesine neden olur. Bölünmenin nedeni, Pauli dışlama ilkesi olup, bu ilke bir verilen etkileşen sistemdeki iki elektronun aynı dört kuantum sayısına sahip olamayacağını belirtir, Veya daha basit şekilde aynı fiziksel sisteminde, iki elektronun aynı yörüngede ve aynı dönme yönelimine sahip olamayacağını belirtir. Ancak büyük sayıda atom düşünürsek, diyelim ki (N) sayısında atom var, bölünmüş yörüngeler büyük olacak ve bantları oluşturacaktır.
İşte bu yüzden, yarı iletken kristalde valans bandı ve iletkenlik bandını ve aralarındaki bölgeyi, tüm atomların yasak bölgelerinin birleşimi olarak adlandırılan bant boşluğunu gözlemleyebiliriz.Bant boşluğunu başka bir ifadeyle, elektronların valans bandından iletkenlik bandına ulaşmak için geçmek zorunda olduğu mesafe olarak tanımlayabiliriz.

Yarı iletken malzemeleri bileşim açısından iki türe ayırabiliriz:

1. İlkel: silikon (Si) ve Germanyum (Ge) gibi malzemelerde olduğu gibi tek bir tür atom içerir.


2. Bileşikler:
1. İkili: Üçüncü sütundan biri ve beşinci sütundan diğeri olmak üzere iki element içerir, televizyon ekranlarında kullanılan ZnS gibi.


2. Üçlü: üç element içerir, duyarlılık uzun dalga sınırına sahip foto dedektörlerde kullanılan, bileşikler GaAsP gibi.


3. Dörtlü: Lazerlerde ve LED'lerde kullanılan InGaAsP gibi dört element bileşiklerini içerir.

Germanium, yarı iletken gelişiminin erken günlerinde transistor ve diyotlar için geniş bir şekilde kullanılmıştır, ancak günümüzde çoğu entegre devre (ICs)'ler için Silikon kullanılmaktadır.
Bileşik yarı iletkenler, yüksek hızlı cihazlarda ve ışık emisyonu veya emilimini gerektiren cihazlarda geniş bir şekilde kullanılmaktadır.