Yarı İletken Teknolojisi: Yarı İletkenler, LED ve Güneş Pilleri

Konu Özeti

Bu konuda iletkenler ile yalıtkanlar arasında yer alan yarı iletkenleri inceleyeceksin. Silisyum ve germanyum gibi maddelerin katkılanarak iletkenliğinin nasıl ayarlandığını göreceksin. Bu bilgiler diyot, LED ve güneş pili gibi günlük hayatta kullandığımız teknolojilerin temelini oluşturur. Son olarak güneş enerjili bir sistemin nasıl tasarlandığını göreceksin.

Temel Kavramlar

Yarı iletkenler, elektriksel iletkenlikleri bakımından iletkenlerle yalıtkanlar arasında yer alır. Silisyum ve germanyumun dış katmanında 4 elektron bulunur ve atomlar kovalent bağlarla kristal yapı oluşturur.

• Saf yarı iletkende sıcaklık arttıkça serbest elektron sayısı artar ve iletkenlik artar.
• Işık, ısı veya elektriksel etkiyle bağdan kopan elektron geride boşluk bırakır. Elektron ve boşluk yük taşıyıcıdır.
• n tipi: Silisyuma 5 değerlikli atom (fosfor, arsenik) katılır; çoğunluk yük taşıyıcısı elektrondur.
• p tipi: Silisyuma 3 değerlikli atom (bor, alüminyum) katılır; çoğunluk yük taşıyıcısı boşluktur.
• n ve p tipi birleştirilince p-n eklemi (diyot) oluşur. Diyot akımı ileri yönde geçirir, ters yönde neredeyse geçirmez.

Katkılama: Si (4 elektron) + P (5 elektron) → n tipi; Si + B (3 elektron) → p tipi

• Diyot: Akımı tek yönde geçirir; alternatif akımı doğrultmada kullanılır.
• Transistör: Akımı yükseltir ya da anahtar gibi açıp kapatır; bilgisayar işlemcilerinin temel yapı taşıdır.
• Entegre devre (çip): Milyarlarca transistör küçük bir yarı iletken parça üzerinde toplanır.
• LED: Işık yayan p-n eklemidir; düşük enerji tüketimi, uzun ömür ve küçük boyut sağlar. Işığın rengi yarı iletkenin enerji aralığına bağlıdır.
• Güneş pili: Işık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çevirir; evlerde, uydularda ve bahçe aydınlatmasında kullanılır.