Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

KATIHAL FİZİĞİ-UYGULAMALAR.  YARIİLETKENLER  PN KESİŞİM DİYODU  TRANSİSTÖR.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "KATIHAL FİZİĞİ-UYGULAMALAR.  YARIİLETKENLER  PN KESİŞİM DİYODU  TRANSİSTÖR."— Sunum transkripti:

1 KATIHAL FİZİĞİ-UYGULAMALAR

2  YARIİLETKENLER  PN KESİŞİM DİYODU  TRANSİSTÖR

3 YARIİLETKEN Yarıiletkenlerde bant aralığı çok İnce olduğundan ısısal çalkantı enerjisiyle dahi uyarılıp iletkenlik bandına geçebilir.

4  Yarıiletkenlerde elektronun ısısal enerjiyle uyarılmasını anlamak için istatistik mekanikten bir sunucu kullanacağız  Buna göre parçacık sayısı sabit olan ve T sıcaklığında ısısal dengede bulunan bir kuantum sisteminin enerjisi Ei olan bir enerji durumunda bulunma olasılığı p(i) şu katsayıyla orantılı olur;  Burada T mutlak kelvin sıcaklığı ve Boltzman sabitidir  Bu bağıntıdan iletkenlik bendına uyarılan elektronların konsantrasyonu bant aralık genişliği enerjisi Eg ile orantılıdır.

5  Silisyum ve GaAs gibi saf yarıiletkenlere özgün yarıiletken denir.  Katkılı yarıiletken: Katı içine başka tür atomlar az miktarda karıştırılarak elde edilir.  Özgün bir yarıiletkende yük taşıyıcı yoğunluğu tümüyle bant aralığından uyarılığa geçenlerden kaynaklanır.  Katkılı yarıiletkenlerde ise katkının türü ve miktarına bağlıdır.  Farklı katkılanmış iki veye daha fazla yarıiletkeni birleştirerek çok değişik elektronik aygıtlar yapılabilir.

6  İletkenlik bandındaki eksi yüklü elektronlar gibi,valans bandındaki bu artı yüklü boşluklar da hareketlidir ve elektrik akımına katkıda bulunurlar.  Valans bandındaki boşluğun sağındaki elektron elektrik alanı etkisiyle boşluğa atladığında boşluk sağa kaymış olur.Onun sağındaki elektron da yine boşluğu kapatır boşluk bir kez daha sağa kayar.  Böylece boşluk + yük parçacıkmış gibi valans bandında serbestçe dolaşıp akım taşıyabilir.

7 O halde özgün bir yarı iletkendeki sağa doğru akım iki bileşenden oluşur;iletkenlik bandında sola giden elektronlar ve valans bandında buna eşit sayıda olup sağa giden boşluklar.

8  Valans boşlukları ve iletkenlik elektronları gerek fotonlar gerekse ısısal çalkantı ile üretilebilirler.  Enerjisi bant aralığından daha büyük (hf>Eg) olan fotonlar Şek. 14.4a da olduğu gibi valans bandındaki bir elektronu iletkenlik bandına çıkarabilirler;bu durumda fotonun bir elektron boşluk çifti yarattığı söylenir.

9 Katkılı yarıiletkenler  Katkılı yarıiletken, içine özenle seçilmiş yabancı madde katılmış olan yarıiletkendir.  Katkılı yarıiletkenler n-tipi ve p-tipi olarak sınıflandırılırlar.  n-tipi yarıiletkenlerde katkı atomları iletkenlik bandına elektron katarlar ve negatif (n harfli) yük taşıyıcı konsantrasyonu arttırırlar.  p-tipi yarıiletkenlerde katkı atomları valans bandında daha fazla boşluk oluşturur ve pozitif(p harfli) yük taşıyıcı konsantrasyonu artırırılar.

10

11  Katkı atomlarının nasıl elektron veya boşluk yaratabilidiğini anlamak için evsahibi yarıiletkenin kristal yapısısna bakmak gerekir.  Silisyum valansı 4 olup katı halde elmas kristali yapısında bulunur, yani her silisyum atomu Şek.14.5a daki gibi düzgündörtyüzlünün köşelerinde bulunur ve dört komşısısnın herbiryle kovalent bağ yapar.  5 valans elektronluda ise 5 taneden 4 ü komşu Si atomlarıyla kovalent bağları tamamladığında geriye P+ iyonuna çok zayıf bağlanmış beşinci elektron kalacaktır.  P+ iyonu 3,0nm kadar geniş yarıçaplı yörüngede dolaşır.  Serbest kalan elektron iletkenlik bandında akıma katkıda bulunur.

12  Fosfor ve arsenik gibi beş valansı katkılara verici denir.

13  n-tipi yarıiletkenlerde iletkenlik elektronları konsantrasyonundaki artış boşluk konsantrasyonunu azaltıcı bir etkiye yol açar, çünkü fazladan gelen elektronlar valans bandındaki boşluklara düşer ve onları örtebilir.  p-tipi yarıiletkenlerde boşluk konsantrasyonundaki artış iletkenlik elektronu konsantrasyonunu azaltır.  Kısaca katkılarla her iki tür taşıyıcı konsantrasyonunu kontrol altında tutmak mümkündür.  Yarıiletkenlik özelliği katkıatomu konsantrasyonuna çok hassas bağlı olduğundan mümkün olduğu kadar saf Si tek kristali elde etmek gerekir.  Katkı konsatrasyonu 10^10 da 1 değerinden başlar ve artar.  Böylesine saflık oranları yarıiletken teknolojisi başlamadan önce mevcut değildi ama günümüzde özel imalat teknikleri geliştirilde.

14 pn KESİŞİM DİYODU  En basit yarıiletken olan diyot tek kristalden bir yarıiletkenin bir tarafı p-tipi,diğer tarafı n-tipi katkılanarak elde edilir. İki bölgenin arakesidine pn kesişimi denir.  Diyodun en önemli özelliği sadece bir yönde akım geçirmesidir.  Altarnetif akımı doğru akıma çevirmede kullanılır.

15

16

17

18  Diyotların tek yönde akım geçirme özlliğini bant yapısı diyagramlarına bakarak dana ıyı anlayabiliriz.  Bias; dış voltajın sıfır olduğu durumdaki bant yapısıdır.  Seyrelme bölgesinin oluşturduğu iç elektrik alandan dolayı n-tipi bölgedeki iletkenlik bandı, p-tipi bölgedekinden bir eV0 kadar daha küçük olur.Buradaki V+ değerine nakmaya geldim temas potansiyeli denir. Sıcaklığa ve katkı cinsine bağlıdır ama her halukarda bant aralığı enerjisinden daha küçük olur.  N tarafın bazı iletkenlikmelektronları ıssısal enerjiyle yeterince uyarılıp eV0 engelini geçer ve p bölgesine sızılabilir.  Bu difüzyon akımı engelin üstündeki elektronların sayısı ile orantılı olduğundan( 14.1) formulünü kullanrak bu akımı  şeklinde bir I0 sabiti yardmyla yazılabilir.

19  P noktasındaki az miktarda elektronların kesişim yakınında olanları seyrelme bölgesinde iç elektrik alan tarafından hızla n tarafına gönderilirler.Bu yük akışına sürüklenme akımı denir.

20  UEq0nUH8 UEq0nUH8

21 TRANSİSTÖR  20. Yüzyılın belki de en önemli keşfi transistördür.  Transistör 3 çıkışlı bir aygıt olup yükseltici veya zayıf sinyaliyle çok güçlü bir çıkış sinyalini kontrol eden bir anahtar olarak kullanılır.  Çift kutuplu(BJT) ve alan etkili transistörler(FET)

22 Çift kutuplu Transistör  Çirt kutuplu kesişim transistörü birbirine sırt sırta yerleştirilmiş iki pn kesişiminden oluşur.  İki türü vardır;npn ve pnp. npn transistörü iki n-tipi yarıiletken arasına sandviç gibi konulmuş ince bir p-tipi yarıiletkenden oluşur.  pnp transistörü de aynısı olur sadece n ve p yerdeğişitirir.

23  Transistör bir devrede kullanıldığında emetör- baz kesişimi yaklasık 6V luk bir dış voltaja düz bias yönünde bağlanırken, kolektör baz kesişimi 10V gibi çok güçlü bir ters bias voltajına bağlanır.  Emetör-baz voltajı düz bias olduğundan elektronlar n-tipi emetörden p-tipi baza doğru akarlar.

24  Ib akımındaki küçük bir artış, küçük baz akımını büyük kolekor akımından ayıran Ie emetör akımında büyük bir artışa yol açar çünkü dir.  Belli bir akım aralığında Ic kolektör akımı Ib baz akımıyla orantılı olur:

25

26  abTQ0s abTQ0s

27 Alan-etkili Transistörler(FET)  MOFSET, geçit denilen metal bir elektrot ile onu yarı iletken silisyumdan ayıran ince bir yalıtıcı oksit( genellikle SiO2) tabakasından oluşur.  Geçitin ve oksit tabakanın altında p-tipi silisyum bulunur ve iki kenar bölgeye kaynak ve akaç adı verilir.  Bu yarıiletken yapısı çift-kutuplu npn kesişim transistörüne benzer; kaynak,geçit,akaç bölgeleri emetör,baz ve kolektöre karşılık gelir.  MOSFET’in farkı merkezdeki p-tipi bölgenin ince olmayışı ve oraya doğrudan bir elektrik bağlantısı olmayışıdır.

28

29  MOFSET’in çift-kutplu kesişim transistörüne göre avantajı şudur;  Girdi sinyali(geçit voltajı) neredeyse hiç akım oluşturmadığından girdi güçharcaması çok küçüktür.  Bu en az güç harcama özelliği,ısınma prblemi olan entegre devrelerde ideal bir anahtar olarak kullanılmasını sağlar.  Bir trasistörün çalışabilmesi için sıcaklık,katkı atomlarının iyonlaşmasını sağlayacak kadar yüksek fakat ciddi oranda elektronun Eg bant aralığını boydan boya geçmesini önleyecek kadar dşük olmalıdır.

30  q_KEc q_KEc


"KATIHAL FİZİĞİ-UYGULAMALAR.  YARIİLETKENLER  PN KESİŞİM DİYODU  TRANSİSTÖR." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları