Katkılı Yarı İletkenler

Benzer belgeler
Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

YARI İLETKEN DEVRE ELEMANLARI

Enerji Band Diyagramları

Atomdan e koparmak için az ya da çok enerji uygulamak gereklidir. Bu enerji ısıtma, sürtme, gerilim uygulama ve benzeri şekilde verilebilir.

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

SICAKLIK ALGILAYICILAR

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

ALGILAYICILAR (SENSÖRLER-TRANSDÜSERLER)

AKHİSAR CUMHURİYET MESLEKİ VE TEKNİK ANADOLU LİSESİ YARI İLETKENLER

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Elektronik-I. Yrd. Doç. Dr. Özlem POLAT

Sıcaklık ( Isı ) Sensörleri Tarihçesi by İngilizce Öğretmeni Sefa Sezer

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

Fotovoltaik Teknoloji

DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

Temel Elektrik Elektronik. Seri Paralel Devrelere Örnekler

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

ELEKTRİK ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

BASINÇ (GERİLME) TRANSDÜSERLERİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 8. HAFTA

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Atomlar, dış yörüngedeki elektron sayısını "tamamlamak" üzere, aşağıdaki iki yoldan biri ile bileşik oluştururlar:

Modern Fiziğin Teknolojideki Uygulamaları

1. Diyot Çeşitleri ve Yapıları 1.1 Giriş 1.2 Zener Diyotlar 1.3 Işık Yayan Diyotlar (LED) 1.4 Fotodiyotlar. Konunun Özeti

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 1

SENSÖRLER VE TRANSDÜSERLER

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-5 AKTİF DEVRE ELEMANLARI Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

ATOM, İLETKEN, YALITKAN VE YARIİLETKENLER

Hazırlayan: Tugay ARSLAN

Dirençler. 08 Aralık 2015 Salı 1

FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

Bu Haftanın Konu Başlıkları

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-2 Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

12. Ders Yarıiletkenlerin Elektronik Özellikleri

Karadeniz Teknik Üniversitesi. Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 2. HAFTA

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ TEMEL ELEKTRONİK KAVRAMLARI

ÖLÇME VE ÖLÇÜ ALETLERİ

4/26/2016. Bölüm 7: Elektriksel Özellikler. Malzemelerin Elektriksel Özellikleri. Elektron hareketliliği İletkenlik Enerji bant yapıları

Sıcaklık Nasıl Ölçülür?

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Bir iletken katı malzemenin en önemli elektriksel özelliklerinden birisi, elektrik akımını kolaylıkla iletmesidir. Ohm kanunu, akım I- veya yükün

ALAN ETKİLİ TRANSİSTÖR

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 5. HAFTA

DENEY 1:JFET TRANSİSTÖR VE KARAKTERİSTİKLERİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı Deney Adı: Sensörler. Deney 5: Sensörler. Deneyin Amacı: A.

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

Elektrik Müh. Temelleri

DİYOT ÇEŞİTLERİ TEMEL ELEKTRONİK

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

TEMEL ELEKTRİK-ELEKTRONİK DERSİ SORU BANKASI

T.C. ADALET BAKANLIĞI İSKENDERUN M TİPİ KAPALI VE AÇIK CEZA İNFAZ KURUMU İŞYURDU MÜDÜRLÜĞÜ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I ENDÜSTRİYEL KONTROL UYGULAMALARI

T.C. AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EEM207/ GEEM207 ELEKTRONİK-I LABORATUVARI DENEY RAPORU

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 3. HAFTA

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Rezistif Gerilimölçerler (Strain Gauge - Şekil Değişikliği Sensörleri)

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

ÜNİTE 3 KLASİK SORU VE CEVAPLARI (TEMEL ELEKTRONİK)

Elektronik-I Laboratuvarı 1. Deney Raporu. Figure 1: Diyot

Elektrik Mühendisliğinin Temelleri-I EEM 113

Elektronik cihazların yapımında en çok kullanılan üç yarıiletken şunlardır,

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

9- ANALOG DEVRE ELEMANLARI

(BJT) NPN PNP

DERS NOTLARI. Yard. Doç. Dr. Namık AKÇAY İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Elektrik akımını bir değere kadar akmasına izin vermeyen bu değerden sonra sonsuz küçük direnç gösteren maddelerdir.

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I

DİRENÇ ÇEŞİTLERİ. Sabit dirençler Ayarlı dirençler Entegre tipi dirençler Özel (ortam etkili) dirençler

1. Kristal Diyot 2. Zener Diyot 3. Tünel Diyot 4. Iºýk Yayan Diyot (Led) 5. Foto Diyot 6. Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)

ELEKTRONİK-1 DERSİ LABORATUVARI DENEY 1: Diyot Karakteristikleri Deneyleri (PN Jonksiyon)

BJT (Bipolar Junction Transistor) :

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 8

Yarı İletkenler ve Temel Mantıksal (Lojik) Yapılar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

1. HAFTA ELEKTRON TEORİSİ. Serbest Elektronlar

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler

YAKLAŞIM SENSÖRLERİ (PROXIMITY) Endüktif, Kapasitif ve Optik Yaklaşım Sensörleri

Aşağıdaki formülden bulunabilir. S16-Kesiti S1=0,20 mm²,uzunluğu L1=50 m,özdirenci φ=1,1 olan krom-nikel telin direnci kaç ohm dur? R1=?

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ. Proje Adı : IŞIĞA DÖNEN KAFA PROJESİ

Geçmiş yıllardaki vize sorularından örnekler

Transkript:

Katkılı Yarı İletkenler Katkı maddesi eklenerek oluşturulan iki temel yarı iletkenler N-tipi ve P-tipi yarıiletken malzemelerdir. Elektronik devre elemanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılır. Si ve Ge un iletkenliği kontrollü olarak arttırılabilir. İletkenliği kontrollü olarak arttırmak için saf yarı iletken malzemeye katkı maddesi eklenir. Bu işleme doping denir. Akım taşıyıcılarının (elektron veya boşluk) sayısının arttırılması malzemenin iletkenliğini, azaltılması ise malzemenin direncini arttırır. Her iki doping olayı sonucunda N-tipi ve P-tipi yarı iletken malzeme oluşur.

N ve P Malzemelerinin Elde Edilişi: P ve N malzemelerinin temelinde monokristal yapıdaki (4A grubundaki Si ve Ge gibi elementler kendi aralarında oldukça kararlı bağ yaparlar. Her atom kararlılığa ulaşmak yani 8A grubu elementlerine benzemek için 4 adet kovalent bağ yapar. Bu sayede düzenli bir bağ sistemi kurulur. Bu yapıya monokristal yapı denir) yarı iletkenler vardır. Bu yarı iletkenlere gerekli tekniklerle başka maddeler katılır ve katılan maddeye göre P ve N tipi madde elde edilir.

Katkılı yarı iletkenler çok seyreltik yer alan katı çözeltilerdir ve çözünen katkı atomları çözen atom kafesinden farklı değerliğe sahiptir. Bu yarı iletkenlere katılan katkı atomlarının derişimi çoğunlukla 100-1000 parça/milyon (ppm) arasındadır. Katkılı yarı iletkenler n-türü ya da p-türü olarak iki türdür. n-türü (eksi) yarı iletkenlerin çoğunluk taşıyıcıları elektronlardır. P, As ve Sb gibi grup VA grubu katkı atomları Si ya da Ge a katıldığında elektrik iletimi için kolaylıkla iyonlaşan elektron verirler. Bu atomlar verici katkı atomları olarak bilinir. Bor gibi üç değerlikli bir III A grubu elementi Si un dörtyüzlü bağının kafesine yer alan olarak girecek olursa bağ yörüngelerinden birisi eksi olacak ve silisyumun bağ yapısında bir delik meydana gelecektir. p-türü (artı) yarı iletkenlerde delikler (yerinde olmayan elektronlar) çoğunluk taşıyıcılarıdır. Yeterli enerjiye sahip bir diğer elektron bu boşluğa hareket edecektir. Video 5

N Tipi Yarı İletken Arsenik maddesinin atomlarının valans yörüngelerinde 5 adet elektron bulunur. Silisyum ile arsenik maddeleri birleştirildiğinde, arsenik ile silisyum atomlarının kurdukları kovalent bağdan arsenik atomunun 1 elektronu açıkta kalır. Bu sayede birleşimde milyonlarca elektron serbest kalmış olur. Bu da birleşime "Negatif Madde" özelliği kazandırır. N tipi madde bir gerilim kaynağına bağlandığında üzerindeki serbest elektronlar kaynağın negatif kutbundan itilip pozitif kutbundan çekilirler ve gerilim kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna doğru bir elektron akışı başlar. 6

8

N-tipi malzeme elde edilişi: N tipi malzeme için monokristal yapıdaki malzemeye 5A grubu elementler katılır. 5A grubu elementlerin 5 tane valans elektronu vardır. 4 elektron etraftaki silisyum veya germanyum atomuyla bağ yapar. Fakat 5. elektron sanki boştaymış gibi 5A grubu elementinin yörüngesinde kalır. Bu sayede N tipi malzemenin içinde çok kolay şekilde serbest hale geçebilecek elektronlar bulunur. Elektron fazlalığından dolayı negatif yüke sahip olduğundan N tipi adı verilmiştir. Şekilde 5A grubu elementi olan arseniğin germanyuma katılmış hali görülmektedir.

Soru 1: n tipi bir yarıiletkende, Si da 1.000.000 atomda bir atom, Sb atomu ile yer değiştirdiğinde her cm 3 de katkılı yük taşıyıcı sayısını hesaplayınız. Yorulma (tükenme) bölgesinde yarıiletkenin iletkenliğini belirleyiniz? a= 5.4307.10-10 m, Elmas kübik yapı, hareketlilik 0.19, q=1.6.10-19 C Soru 2: Si un tükenme bölgesinde 10.10 3 (ohm.m) -1 bir iletkenlik sağlamak için kaç tane taşıyıcı gerekmektedir? Kaç tane Sb atomunun Si a ilavesi gerekebilir? Video

P tipi malzeme elde edilişi: P tipi malzeme de ise katılan elementler 3A grubu elementleridir. Bu elementler de 4A grubu elementleriyle bağ yaptıklarında 7 elektrona sahip olurlar. Yani sanki bir elektron boşlukları varmış gibi davranırlar. P tipi malzemelerde ise elektrik akımı yani elektronlar bu boşluklardan geçerler. Yani bir atomun boşluğuna elektron bağlanır sonra komşu atoma geçer ve böylece elektron akışı sağlanmış olur. Akım sanki boşluklardan geçiyormuş gibi görülür. Bu yüzden P tipi malzemelerde akımı boşluklar taşır denir. Bu tür malzemelerin elektronu eksik olduğundan pozitif özellik gösterilir. Şekilde P-tipi yarıiletken yapısı görülmektedir.

P Tipi Yarı İletken Bor maddesinin valans yörüngesinde 3 adet elektron bulunmaktadır. Si a B enjekte edildiğinde atomların kurduğu kovalent bağlardan bir elektronluk eksiklik kalır. Bu eksikliğe "Oyuk" adı verilir. Bu elektron eksikliği, karışıma "Pozitif Madde" özelliği kazandırır. P tipi maddeye bir gerilim kaynağı bağlandığında kaynağın negatif kutbundaki elektronlar p tipi maddedeki oyukları doldurarak kaynağın pozitif kutbuna doğru ilerlerler. Elektronlar pozitif kutba doğru ilerlerken oyuklarda elektronların ters yönünde hareket etmiş olurlar. Bu kaynağın pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru bir oyuk hareketi sağlar. 14

16

Soru: Bir sıcaklık aralığında 100 (ohm.cm) -1 iletkenlik sağlayan silisyum esaslı p-tipi yarı iletkeni tasarlayın ve gerekli saflık düzeyini yorumlayınız.

Soru: Bir Fe 3 O 4 -MgCr 2 O 4 katkılı yarıiletkenden üretilen termistör 1mm çapında ve 10mm uzunluğundadır. A. 27 C de 16 V devrede termistörde üretilen akımı ve b. 16V termistör devresinde 12.5 ma bir akım aktığında sıcaklığı hesaplayınız?

Soru: An n-type semiconductor is known to have an electron concentration of 4.9 x 10 19 m -3. If the electron drift velocity is 113 m/s in an electric field of 510 V/m, calculate the conductivity [in (Omega-m)^-1] of this material

Akımı hiç geçirmeyen madde var mıdır? Aslında elektrik akımını hiç geçirmeyen madde yoktur. Yalıtkan olarak bilinen maddeler "çok az" bir akım geçirirler. (İyi bir yalıtkan olarak kabul edilen polistirin'in 1 cm 3 'ünde 6,1.10 10 adet serbest elektron bulunur.) Fakat bu canlılar için zararlı değildir. Yalıtkana uygulanan gerilim arttıkça geçirdiği akım da artmaya başlar. Belli bir gerilim seviyesinden sonra yalıtkan tamamen iletken olur. Buna yalıtkanın delinmesi denir. Her yalıtkanın delinmesine yol açan gerilim değeri ayrıdır. Elektrik ve elektronik çalışmalarında kullanılan el takımlarının sap izoleleri incelenecek olursa, burada yalıtkanın dayanabileceği son (maksimum) gerilim değeri yazılıdır. Örneğin penselerin sap izolesinde 10.000 Volt. yazar. Bu, plastik yalıtkan 10.000 Volt'tan sonra iletken hale geçebilir anlamı taşır. 23

Yarıiletkenlerin kullanım alanları : - Sıcaklık ölçme - Işık şiddetini ölçme - Basınç ölçme - Işık yayıcı diyodlar - Doğrultucu diyodlar - Transistörler - Mikrochipler

Üretici şirketlerin yaygın olarak kullandığı bazı yarı iletken maddeler ve kullanım alanları: -Azot (N): N tipi yarı iletken oluşturmada. -Antimuan (Sb): N tipi yarı iletken oluşturmada. -Arsenik (Ar): N tipi yarı iletken oluşturmada. -Fosfor (P): N tipi yarı iletken oluşturmada. -Germanyum (Ge): Diyot, transistör, entegre vb. yapımında. -Silisyum (Si): Diyot, transistör, entegre vb. yapımında. -Bor (B): P tipi yarı iletken oluşturmada. -Galyum: P tipi yarı iletken oluşturmada. -İndiyum (In): P tipi yarı iletken oluşturmada. -Selenyum (Se): Diyot yapımında. -Bakıroksit (Cu 2 O): Diyot yapımında. 25

YARI İLETKEN DEVRE ELEMANLARI Elektronik sanayinin gelişmesinde en önemli pay yarı iletken kullanımından dolayıdır. Bilgisayarlarda bu uygulama ile, 1994 yılında geliştirilmiştir, 1 cm 2 lik ve 200 μm kalınlıkta bir yongaya Si esaslı yarı iletken elektrik devrelerin binlercesinin konulması bu işin temelini oluşturmuştur. Si gibi bir yarı iletkenden tek kristalde pn eklemleri oluşturularak çeşitli yarı iletken devre elemanları yapılabilir. Bu elemanlar p-türü ve n-türü malzemeler arasındaki sınırın özelliğinden yararlanmaktadır. Örneğin pn eklem diyotları ve npn transistorları bu tür eklemler kullanılarak üretilir. Bir pn eklem diyotu, bir katkısız Si tek kristali büyütülerek ve daha sonra bu kristali önce n-türü bir malzemeyle, ardından p-türü bir malzemeyle katkılayarak üretilebilir. Fakat, pn ekleminin daha yaygın bir üretim yöntemi, bir tür katkının (örneğin p türü) varolan bir n-türü malzemeye katı halde yayındırılması şeklindedir. Si ve Ge bugün elektronik sanayinde kullanılan eşsiz birer yarı iletkendir. 1990 lı yıllardan sonra inanılmaz bir atılım gerçekleştirilmiştir.

YARI İLETKEN MALZEMELERİN UYGULAMA ALANLARI Güneş Pilleri: Güneş pilleri, yarı-iletkenlerden yapılır. Yarı-iletken özellik gösteren birçok malzeme arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar; Si, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi malzemelerdir. Yarı-iletken malzemelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarı iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır.

Transistörler: Transistörler, küçük ve sağlamdır, bir flaman ısıtma devresine ihtiyacı yoktur, çalışma gerilimleri alışılmış gerilimler değildir, aksine küçük gerilimler ile çalışabilirler. Transistör genel olarak, bir yarıiletken kristalde bulunan yük taşıyıcı akımın kontrolü ile yükseltme etkisinin elde edildiği bir yarı iletken elemandır. Video

Bugünün mikroelektronik devreleri için oldukça önemli olan yarı iletkenlerden meydana gelen transistörler iki temel fonksiyona sahiptir: Birincisi, daha önceleri vakum tüplerinin yaptığı elektrik işaretlerini kuvvetlendirme işidir. Ayrıca, bilgisayarlarda bilgi işleme ve depolama için anahtarlama görevi gören bir cihazdır. Birleşmeli transistör ve metal-oksit yarı iletken alan etkili transistör (kısaca MOSFET: Metal-oxide semiconductorfield-effect transistor) olmak üzere iki temel türü vardır.

MOFSET: Metal-oxide semiconductor- field-effect transistor metal-oksit yarı iletken alan etkili transistör

Transistörler zayıf akımların kuvvetlendirilmesi amacı ile n-p-n veya p-n-p yarıiletken takımından oluşurlar. N tipi yayıcı (emitör), ortada p tipi taban ve n tipi sağda toplayıcıdan oluşurlar. GERİLİM UYGULANINCA Yayıcıdan e lar sınırı aşarak tabana geçer, taban çok ince (10 mikron) olduğundan e ların çoğu toplayıcıya atlar ve hızla (+) uca doğru ilerler ve Ic toplayıcı akımını oluşturur. Böylece zayıf bir kaynaktan gelen akım birkaç yüz kat arttırılmış olur. Bundan dolayı transistörler akım yükseltici olarak kullanılır. Video

BASİT BİR METAL OKSİT YARI İLETKEN TRANSİSTÖRÜN İMALAT SÜRECİ Polisilikon kapısı top nitrit Metal kaynak bağlantısı Kapı metal bağlantı Katkılı silikon metal bağlantı borusu Oksit alanı oksit kaynak Silikon yüzey geçit kanal oksit Oksit geçidi

LED (Işık Yayan Diyot) LED ler elektrik enerjisini ışığa dönüştüren yarı iletken devre elemanlarıdır. LED in en önemli kısmı yarı iletken malzemeden oluşan ve ışık yayan LED çipidir. LED çipi noktasal bir ışık kaynağıdır ve kılıf içine yerleştirilmiş yansıtıcı eleman sayesinde ışığın belirli bir yöne doğru yayılması sağlanır. Şeffaf kılıflı bir LED e dikkatli bakılırsa LED çipi gözle görülebilir. LED lerin yaydığı ışık, LED çipi içerisindeki yarı iletken katkı maddeleri ile ilgilidir. LED in hangi renkte ışık yayması isteniyorsa galyum, arsenit, alüminyum, fosfat, indiyum nitrit gibi kimyasal malzemelerden uygun oranda yarı iletken malzemeye katkı yapılır (GaAIAs, GaAs, GaAsP, GaP, InGaAIP, SiC, GaN). Böylece LED çipinin istenen dalga boyunda ışıma yapması sağlanır. Örneğin kırmızı renk (660nm) için GaAlAs, sarı renk (595nm) için InGaAIP, yeşil renk (565nm) için GaP, mavi renk (430nm) için GaN kullanılır.

P-N

s = A exp( Eg/2kT) A sabit ln s ile 1/T grafiğinin eğimi band enerji aralığı olan Eg/2k verir.

39

Direnç Çeşitleri 5. YARIİLETKEN DİRENÇLER Yarıiletken dirençlerin ısı, voltaj, ışık ve gerilmeyle dirençlilik değerleri değişen elemanlardan oluşan çeşitleri vardır. a) a) Isı bağımlı dirençler - Termistörler b) Işık bağımlı direnç-foto Direnç-LDR (Light Dependent Resistance) c) Voltaj bağımlı direnç VDR (Voltage Dependent Resistör) d) Gerilmeye bağımlı direnç- Strain Gage c) b) d)

Sıcaklık ile direnci değişen elektronik malzemelere; term (sıcaklık), rezistör (direnç), kelimelerinin birleşimi olan termistör denir. Termistörler genellikle yarı iletken malzemelerden imal edilmektedir. Termistör yapımında çoğunlukla oksitlenmiş manganez, nikel, bakır veya kobaltın karışımı kullanılır. Termistörler ; PTC (Pozitif Isı Katsayılı Termistör) ve NTC (Negatif Isı Katsayılı Termistör) olmak üzere ikiye ayrılır.

Sıcaklığın artmasıyla direnci artan termistörlere PTC denir. PTC ler - 60 ºC ile +150 ºC arasındaki sıcaklıklar da kararlı bir şekilde çalışır. 0.1 ºC ye kadar duyarlılıkta olanları vardır. Daha çok elektrik motorlarını fazla ısınmaya karşı korumak için tasarlanan devrelerde kullanılır. Ayrıca ısı seviyesini belirli bir değer aralığında tutulması gereken tüm işlemlerde kullanılabilir.

Sıcaklığın artmasıyla direnci azalan termistörlere NTC denir. NTC ler - 300 C ile +50 C arasındaki sıcaklıklar da kararlı bir şekilde çalışırlar. 0.1 Cº ye kadar duyarlılıkta olanları vardır. Daha çok elektronik termometrelerde, arabaların radyatörlerin de, amplifikatörlerin çıkış güç katlarında, ısı denetimli havyalarda kullanılırlar. PTC lere göre kullanım alanları daha fazladır.

Termistör: Yarıiletken Dirençler

Alan (Hall) Etkili Transdüserler Hall sensörü hall etkisine dayanır Bir yarı iletkenden elektronlar akarken akım yönüne dik bir manyetik alan uygulanınca elektronlar belli bir bölgede yoğunlaşır. Bu da yarı iletkenin diğer uçlarında gerilim oluşmasına neden olur. Bu duruma hall etkisi denir. Bu gerilimin değeri manyetik alana, levhanın yakınlığı ile değişir. Bu prensibe göre alan etkili transdüserler yapılır. Alan etkili transdüserler hassas mesafe, pozisyon ve dönüş algılayıcıları olarak kullanır. Şekil. Alan etkili transdüserler Şekil. Alan etkili transdüserler ve araçlarda alan etkili sensörlerin kullanılması

Yarıiletken Dirençler Işık bağımlı direnç-foto Direnç-LDR (Light Dependent Resistance)

Yarıiletken Dirençler Voltaj bağımlı direnç VDR (Voltage Dependent Resistör)

ZnO VARİSTÖRLER Çinko oksit yaygın olarak yarı iletkenlik özelliği nedeniyle varistör, UV ışık filtreleri, gaz sensörleri ve güneş pillerinde elektrot olarak kullanılmaktadır. Günümüzde çinko oksit e. Zn +2 iyonundan yüksek valanslı Al +3, In +3, Ga +3 gibi donor katkıları ile iletkenliğinin arttırılmasına çalışılmaktadır. Çinko oksit ince filmleri diğer oksit filmleri ile karşılaştırıldığında yüksek kimyasal ve mekanik kararlılığa sahip olması, bununla birlikte iyi optik ve iletkenlik özellik göstermesi nedeniyle önem kazanan bir malzemedir.

Ticari ZnO varistörler 50

Yarıiletken Dirençler Gerilmeye bağımlı direnç- Strain Gage

Strain Gauge (Şekil Değişikliği) Sensörler Temel olarak strain gageler esneyebilen bir tabaka üzerine ince bir telin veya şeridin çok kuvvetli bir yapıştırıcı ile yapıştırılmasından oluşmuştur. Üzerindeki basıncın etkisinden dolayı tabakanın esnemesi, iletken şeridin de gerilerek uzamasına sebep olmaktadır. Bu uzama esnasında telin boyu uzayarak kesiti azalacaktır. İletkenlerin kesiti azaldıkça dirençleri artacağından uygulanan kuvvete bağlı olarak iletkenin direncinde de değişme olacaktır. Bu direnç değişimine bağlı olarak uygulanan kuvvetin miktarı tespit edilebilir. Çeşitli strain gage tipleri ve kullanıldığı yerler şekillerde görülmektedir. Strain gagenin iç yapısı

Çeşitli strain gage tipleri Bisikletin sağlamlık testinde kullanılan strain gage

Pervane esnemesinin algılanmasında kullanılan strain gageler