11 Transistör Hakkında Gerçekler: Özellikler, BandGap

By

İçerik

Bu yazıda transistör ile ilgili temel kavramlar ve özellikleri hakkında tartışacağız. 

Transistörün Tanımı:

“Transistör, üç bağlantı parçasına sahip yarı iletken bir cihazdır. Bu cihaz, esas olarak, elektronik sinyaller uygulamasını değiştirmek için amplifikasyon için kullanılır”.

Transistor özellikleri:

  • Bir transistör, akım ve gerilimler arasındaki ilişkiyi temsil eder.
    • Genel olarak iki portlu bir ağdır.
    • Transistör modlarının her biri farklı giriş özelliklerine, çıkış özelliklerine ve akım transfer özelliklerine sahiptir.
    • Bir transistörün üç kutbu vardır ve kutupların her biri esas olarak N-tipi ve P-tipi alt tabakadan yapılır.

Bir transistör üç terminalden oluşur

  • Emitör
  • baz
  • Kolektör

Transistör iki ana kategoriye ayrılmıştır

  • Bipolar Kavşak Transistörü (BJT)
  • Alan Etkili Transistör (FET)

Bir Transistörde ayrıca üç mod vardır.

  • Ortak Verici veya CE Modu
  • Ortak Baz veya CB Modu
  • Ortak Kollektör veya CC Modu

PNP ve NPN transistör şeması

PNP ve NPN transistör
PNP ve NPN transistör

Hakkında daha fazla bilgi için PNP ve NPN transistörleri, öncelikle P-tipi ve N-tipi yarı iletkenleri bilmeliyiz.

P-tipi Yarı İletken nedir?

P tipi yarı iletken (Bağlantı) içsel veya saf yarı iletkene bir miktar safsızlık (esas olarak üç değerli) eklendiğinde bir tür yarı iletkendir. Bu tiplerde delikler çoğunluktadır ve elektronikler azınlık taşıyıcılarıdır. Üç değerli safsızlıklar Bor (B), Galyum (Ga) vb. olabilir.

N-tipi Yarı İletken Nedir?

Bir N-tipi yarı iletken, bazı safsızlıklar (esas olarak beş değerli) bir dış yarı iletkene katkılandığında bir tür yarı iletkendir. Bunda elektronlar çoğunluk veya birincil taşıyıcılardır ve delikler azınlık veya ikincil taşıyıcılardır.

Örneklerden bazıları Fosfor (P), Arsenik (As) vb.

N-tipi ve P-tipi yarı iletkenlerde, bir transistörün işlevinde önemli bir rol oynayan farklı tipte 'enerji bantları' gözlemleriz; onlar:-

Resim Kredi: Temp5psu, N ve p dopingi, CC BY-SA 4.0

Bant Boşluğu

"Bant Boşluğu, bir yalıtkan ve yarı iletkendeki değerlik bandının üstü ile iletim bandının altı arasındaki enerji farkını ifade eder."

- Bu, temel olarak hiçbir elektron durumunun var olamayacağı katı için bir enerji aralığıdır.

Bant Boşluğu Diyagramı

Yasak Boşluk

- Bir katıda, katı içindeki bir elektrondan daha fazla enerji aralığı bir enerji bandına sahip olabilir ve sahip olmayabileceği bir enerji aralığına yasak aralık denir.

Yasak Boşluk Diyagramı
Resim Kredi: S-kei, BandGap-Karşılaştırma-fermi-E, CC BY-SA 2.5

Valans Bandı ve İletim Bandı

Katı hallerde, valans bandı ve iletim bantları, Fermi seviyesine (µ ile gösterilen termodinamik bir miktar) en yakın bantlardır ve katıların elektriksel iletkenliğini belirler.

Valans ve İletim Bandı

Bir transistör oluşturmak için iki tür yarı iletkene ihtiyacımız var:

1. İç yarı iletken

içsel yarı iletken
  • – Malzemeler saf haldedir
  • – Düşük elektrik iletkenliği
  • – İletim bandındaki serbest elektron sayısı = Değerlik bandındaki boşluk sayısı
  • – Elektrik iletkenliği sıcaklıktan etkilenir.

2. Dışsal yarı iletken

dışsal yarı iletken

Dışsal yarı iletkenler iki türe ayrılır

  • n-tipi
  • p-tipi
  • – P-tipi ve n-tipi katkılarla katkılı saf olmayan malzeme
  • – Delik ve elektron sayıları eşit değildir
  • – Yüksek elektrik iletkenliği
  • – Sb, P, ln, Bi gibi safsızlıklar Silikon ve Germanyum atomları ile katkılanmıştır.

Doğrudan ve dolaylı bant aralığı

Yarı iletken elektronikte, bir yarı iletkenin bant aralığı aşağıdaki gibi temel formlarda sınıflandırılabilir:

  • Doğrudan bant aralığı
  • Dolaylı bant aralığı.
Doğrudan Bant Aralığı

Dolaylı bant aralığı

Bant yapılarına bağlı olarak, maddelerin doğrudan bir bant aralığı veya dolaylı bir bant aralığı vardır.

  • Doğrudan bant aralığı, iletken bölgeden düşük enerji seviyesinin ve değerlik bölgesinden yüksek enerji seviyesinin momentumu benzer olduğunda meydana gelir.
  • Dolaylı bant aralığı, iletken bölgeden düşük enerji seviyesinin ve değerlik bölgesinden yüksek enerji seviyesinin momentumu benzer olmadığında meydana gelir.
  • Bir elektron yeterli enerjiye sahip olduğunda iletken banda ulaşabilir. Bu süreçte fotonlar yayılıyor.  
  • Dolaylı bir bant aralığı malzemesi için, hem foton hem de fonon, üst değerlik bandının tepesinden alt iletim bandına bir geçişe dahil edilmiştir.

Değerlik bandındaki maksimum enerji durumu ve iletim bandındaki minimum enerji durumu, Brillouin bölgeleri k-vektörü veya belirli bir kristal momentumu ile ayırt edilir. K-vektörlerinin farklı olması durumunda, maddenin bir "dolaylı boşluğu" vardır. Deliklerin ve elektronların kristal hareketi iletim ve değerlik bantlarında eşitse, bant aralığı doğrudan olarak bilinir; bir e- bir foton yayabilir. Elektronun bir ara boşluktan geçmesi ve momentumu kristal kafese aktarması gerektiğinden, bir "dolaylı" boşluk içinde bir foton yayınlanamaz.

Yarı metal malzeme nedir?

Doğrudan boşluklu bazı maddelerde, farkın değeri negatiftir. Bu tür maddelere yarı metaller denir.

Moss-Burstein Etkisi

Moss-Burstein etkisi veya Burstein-Moss kayması, bir yarı iletkenin bant aralığının artabileceği dahidir.

  • Bu, dejenere elektron dağılımında veya yarı iletkenlerin bazı varyantlarında görülür.  
  • Moss-Burstein kaymasına göre Bant Boşluğu
Moss-Burstein Etkisi

Görünen Bant Boşluğu = Gerçek Bant Boşluğu + Moss-Burstein kayması

Görünürde katkılı yarı iletkende, Fermi seviyesi değerlik ve iletim bantları arasında bulunur.

Örneğin, n-tipi bir yarı iletkende, doping konsantrasyonu arttıkça elektronlar, Fermi seviyesini daha yüksek enerji etiketine zorlayan iletim bölgelerinde toplanır.

Fermi seviyesi, dejenere miktarda doping için iletim bandında bulunur. Pauli'nin dışlama ilkesi, bu meşgul durumlar için uyarımı yasaklar. Böylece bant aralığında belirgin bir artış gözlemlenmektedir.

Hakkında daha fazla bilgi için elektronik buraya Tıkla

En gidin