Germanyum ve Silikon yarı iletkenleri, kristal yapılarının
kazandırdığı bir takım iletken özelliğine sahiptir.
Germanyum ve Silikon, elektroniğin ana elemanları olan, DİYOTLARIN,
TRANSİSTÖRLERİN ve ENTEGRE DEVRELERİN üretiminde kullanılmaktadır.
Bu nedenle, elektronik devre elemanları hakkındaki temel bilgilerin
edinilebilmesi bakımından bu iki yarı iletkenin yapılarının
iyi bilinmesi gerekir.
Her iki yarı iletken de tabiattan elde edilmekte ve saflaştırılarak
monokristal haline getirildikten sonra devre elemanların üretiminde
kullanılmaktadır.
Germanyumun Elde Edilişi:
Germanyum başlıca iki kaynaktan sağlanır:
- Bazı cins maden kömürünün baca tozlarından,
- Çinko rafine endüstrisi yan ürünlerinden
Yukarıda belirtilen kaynaklardan germanyumun oluşturulabilmesi
için uzun işlemler gerekmektedir.
Bu iki evrede oluşturulan germanyum henüz saf değildir. içerisinde
bazı yabancı maddeler bulunur. Germanyumun kullanılabilinmesi
için önce içindeki yabancı madde oranının 1/108 'in altına
düşürülmesi gerekmektedir. Bunu sağlamak içinde ikinci evre
olarak saflaştırma işlemi yapılır.
Germanyumun Saflaştırılması:
Germanyumun saflaştırılmasında en çok uygulanan yöntem "Bölgesel
saflaştırma" dır.
Çubuk şekline getirilmiş, yaklaşık 100 gram ağırlığındaki
germanyum şekil 2.2 'de görüldüğü gibi özel bir pota içerisine
konularak, saatte 5-6 cm 'lik hızla, endüksiyon yolu ile ısıtılan
bir fırının içerisinden geçirilir.
Isıtıcı sistem, germanyumun erime derecesi olan 936°C 'ye
ayarlanıştır.
Germanyum çubuğun ısıtıcı içerisine giren ucu erimeye başlar
ve çubuğun hareketi ile erime bir uçtan öbür uca doğru devam
eder.
Aynı anda germanyum içerisinde ki yabancı maddeler de eriyerek
çubuğun arka tarafına toplanır. Saflaştırma sonunda bu uç
kesilerek alınır.
Kesilecek uç direnç kontrolü ile belirlenir. Germanyum saflaştıkça
direnci artmaktadır.
Gerekirse bu işlemler birkaç kez daha tekrarlanarak germanyumun
saflık derecesi arttırılabilir. Bu halde germanyum henüz polikristal
'dir.
Silikonun Elde Edilişi ve Saflaştırılması:
Silikon tabiatta silika (Kuartz yahut kum) halinde bol miktarda
bulunur. Silikon, germanyum için anlatılan yöntemle saflaştırılmaz.
İçerisinde bulunan BOR "bölgesel saflaştırma" yolu
ile tamamen alınamamaktadır.Saflaştırma işlemi çok uzun sürmektedir.......
Germanyumun MonoKristal Hale Getirilmesi:
Germanyum ve silikon ancak MONOKRİSTAL haline getirildikten
sonra DİYOT, TRANSİSTÖR ve ENTEGRE DEVRELERİN üretiminde kullanılabilir.
"Monokristal" kelimesi uluslararası bir terimdir
ve Tek tip kristal anlamına gelmektedir.
| 
Şekil 2.3 - Germanyumun monokristal haline getirilmesi
|
Germanyumda monokristal yapı şöyle oluşmaktadır:
Poli kristalli saf germanyum grafit bir pota içerisinde ergime
derecesine kadar ısıtılır. Ergimiş germanyum içerisine, Şekil
2.3 'te görüldüğü gibi monokristal halindeki germanyum çubuk
daldırılıp yavaş yavaş döndürülerek çekilir.
Çekme işlemi ilerledikçe, eriyik halindeki germanyum da yüzeysel
gerilim etkisiyle çubuk etrafında toplanır ve aynı zamanda
çubuğun kristal yapısına uygun olarak katılaşır. Bütün eriyik
katılaşıncaya kadar aynı işlemle çekmeye devam edilir. Sounda,
monokristal yapıya sahip bir germanyum kitlesi ortaya çıkar.
Siliskonun Monokristal Haline Getirilmesi:
Her ne kadar, monokristal silikon da Germanyum gibi tek
kristal çekirdekten üretilse de, ergime derecesinin yüksek
(1420°C) olması ve başka maddelerle birleşmemesi nedeniyle
işlem ayrıntılarında farklılıklar vardır.
Saf Germanyum ve Silikonun Kristal Yapısı
