N ve P Tipi Yarı İletken Kristallerinde Elektron ve Pozitif Elektrik Yükü (Oyuk) Hareketleri

N Tipi Kristalde Elektronların Hareketi

N tipi yarı iletken kristaline gerilim uygulandığında, kristal içerisindeki serbest elektronlar, şekil 2.11 'de görüldüğü gibi, gerilim kaynağının pozitif kutbunun çekme kuvveti ve negatif kutbunun da itme kuvveti etkisiyle, kaynağın pozitif (+) kutbuna doğru akar.;
Bu arada, kaynağın negatif (-) kutbundan çıkan elektronlar da kristale doğru hareket eder.

Burada önemli bir hususu belirtmek gerekiyor:

Eskiden beri uygulanan uluslar arası kurallara göre, dış devredeki akım yönü, şekil 2.11 'de görüldüğü gibi gerilim kaynağının, pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru, yani elektron akışının tersi yönde gösterilmektedir.

Akımın bir devredeki işlevi bakımından, yönün önemi yoktur. Ancak bazı devre hesaplarında yön işareti koymak gerekebilir. Böyle bir durumda "+" --> "-" yönü pozitif yön ve "-" --> "+" yönü negatif yön alınır.

P Tipi Kristalde Pozitif Elektrik Yükünün (Oyuk) Hareketi

"Pozitif elektrik yükü" (oyuk) bir elektron gibi hareket etmemektedir. Ancak anlatım kolaylığı bakımından, hareket ettiği kabul edilmiştir.

Katkı maddesi yokken, Ge ve Si atomlarının kovalan bağlarını kırarak bir elektronunu almak çok zor olduğu halde, katkı maddesi bu işlemi kolaylaştırmaktadır. Ve bir gerilim uygulandığında akım iletimi sağlanmaktadır.
P tipi bir kristale şekil 2.12 'deki gibi bir gerilim kaynağı bağlanırsa şu gelişmeler olmaktadır.

1. Durum: Kaynağın pozitif kutbuna yakın bulunan ve bir elektronunu katkı maddesine vererek "+" elektrik yüklü hale gelmiş olan Ge ve Si atomu, kaynağında çekme kuvveti yardımıyla, bir sonraki atomun kovalan bağını kırarak, 1 elektronunu alır.
   Ancak, dengesi bozulmuş olan atom bu elektronu sıkı tutamayacağından, kaynağın pozitif kutbunun çekme kuvveti etkisine kapılan elektron atomdan ayrılarak kaynağa doğru hareket eder.

2. Durum: Bir elektronunu kaybeden ikinci atom da ondan sonraki atomun elektronunu alır.

3. 5. Durum: Böylece, elektron bir atomdan diğerine geçecek ve son atom da kaybettiği elektronu kaynağın negatif kutbundan alacaktır.
   6. Durum:Tekrar birinci duruma dönülmekte ve olay devam etmektedir.

Sıra ile bir elektronu kaybeden her bir atom, pozitif elektrik yüklü hale geldiğinden pozitif elektron yükü (oyuk) hareket ediyormuş gibi olmaktadır.

Her ne kadar pozitif elektrik yükü, yani bu yükü taşıyan atom, elektron gibi bir noktadan kalkıp diğerine doğru hareket edemese de, ard arda oluşan "+" elektrik yüklü atomlar, "+" elektrik yükünün (oyuğun) hareket ettiği görüntüsünü vermektedir.

Böyle bir açıklama şekli, diyotların ve transistörlerin çalışma prensibini daha kısa yoldan anlatımını sağlamaktadır.Elektronların atomdan atoma geçişi, hareket hızını düşürdüğünden P tipi kristaldeki akım hızı N tipine göre daha yavaştır.

Bu açıklamalar yardımıyla, P tipi kristaldeki akım iletimi şu şekilde yorumlanır:

Şekil 2.13 'de görüldüğü gibi, P tipi kristale bir gerilim kaynağı bağlansın. P tipi kristaldeki akım iletimi de N tipi kristale benzer şekilde açıklanır.Gerilim kaynağı, N tipi kristaldeki elektronları nasıl etkiliyorsa, P tipi kristalde de pozitif elektrik yüklerini benzer şekilde etkilediği düşünülür.

Şöyle ki:

Şekil 2.13 'ten takip edilirse,Gerilim kaynağının "+" kutbu, kristaldeki "+" elektrik yüklerini iter ve "-" kutbu da çeker. Böylece, "+" elektrik yükleri, şekilde oklar ile gösterilmiş olduğu gibi, kaynağın negatif kutbuna doğru hareket eder. Bu hareket devreden bir akımın akışını sağlar.

Devredeki akımın oluşumu, bu şekilde kısa yoldan açıklanmış olmaktadır.
Ancak pozitif elektrik yüklerinin hareketi yalnızca kristal içerisinde kalmaktadır. Dış devrede hareket eden yine elektronlardır.

Dış devrede elektronların hareket yönü, yine kurallara uygun olarak kristalden kaynağın "+" kutbuna ve kaynağın "-" kutbundan kristale doğrudur.

Dış devre akım yönü de yine kurallar gereğince, kaynağın "+" kutbundan çıkıp, "-" kutbuna doğru olan yöndür.

Şekil 2.13 - P tipi gerilim kaynağı bağlanması halinde pozitif elektrik yükü (oyuk) ve elektron hareketleri