SAF OLMAYAN (KATKILI) GERMANYUM VE SİLİSYUMUN KRİSTAL YAPISI

a- P ve N tipi yarı iletken maddelerin oluşturulmasında kullanılan katkılama maddeleri

P ve N tipi yarı iletkenler germanyum ya da silisyuma belli oranlarda yabancı madde katılmasıyla oluşturulmaktadır. Son yörüngesinde (valans yörünge) 3 elektron bulunduran maddeler kullanıldığında P tipi bir yarı iletken oluşurken, 5 elektron bulunduran maddeler kullanıldığında ise N tipi yarı iletken elde edilmektedir. Son yörüngesinde üç valans elektronu bulunan maddeler: ındiyum, galyum, alüminyum, bor... Son yörüngesinde beş valans elektronu bulunan maddeler: Arsenik, antimuan, fosfor...

b- N (negatif) tipi yarı iletkenin oluşumu

Son yörüngesinde 4 elektron bulunduran silisyum ya da germanyumun içine (yaklaşık olarak 100 milyonda 1 oranında), son yörüngesinde 5 elektron bulunduran arsenik (ya da fosfor, antimuan) maddesi karıştırılırsa, arseniğin 4 elektronu komşu elektronlarla kovalent bağ yapar. Bir elektron ise boşta kalır. şekil 2.18'de görüldüğü gibi serbest hale geçen beşinci arsenik elektronu, kristal yapıdaki madde içinde dolaşır. ışte elektron yönünden zengin olan bu karışıma N tipi yarı iletken denir.

 

Kristal yapı içine katılan 5 elektronlu madde bir elektronunu yitirdiği için elektriksel olarak pozitif (+) yüklü iyon duruma geçer. Bu elektriksel durum basit olarak gösterilirken, çekirdek (+) yüklü, serbest halde dolaşan elektronlar ise (-) yüklü olarak ifade edilir.

N tipi yarı iletkenin oluşumunda kullanılan maddeler elektron çoğalmasına neden olduklarından, bunlara verici (donör) adı verilir.
N tipi yarı iletken haline gelmiş olan maddenin serbest hale geçmiş elektronları çok olduğu için, bunlara “çoğunluk taşıyıcılar” denir. Yani N tipi mddede elektrik akımının taşınması işinde "çoğunluk" olan elektronlar görev yapar.

c- P (pozitif) tipi yarı iletkenin oluşumu

Son yörüngesinde 4 elektronu bulunan silisyum ya da germanyumun içine (yaklaşık 100 milyonda 1 oranında) son yörüngesinde üç elektron bulunan indiyum (ya da galyum, bor, alüminyum) karıştırılırsa, indiyumun üç elektronu komşu elektronlarla kovalent bağ yapar. Şekil 2.19'da görüldüğü gibi silisyum ya da germanyumun elektronlarından birisi ise bağ

yapacak indiyum elektronu bulamaz ve dışarıdan elektron kapmak ister. İşte elektron yönünden fakir olan bu karışım elektriksel olarak pozitif yüklü iyon kabul edilir. Elektrona ihtiyaç olan yer bir “oyuk (hole, delik, boşluk)” ile ifade edilir ve bu pozitif yüklü kabul edilir. Zira oyuk, her an “elektron çekmeye uygun” durumdadır. Oyuk yönünden zengin olan bu tip karışıma da P tipi madde denir. P tipi maddenin durumu basitçe gösterileceği zaman, çekirdek eksi (-) yüklü, oyuklar ise artı (+) yüklü olarak ifade edilir. P tipi yarı iletkenin oluşumunda kullanılan maddeler (indiyum, galyum, bor) elektron azalmasına neden olduklarından, bunlara alıcı (akseptor) adı verilir.