Facebook'ta

Ziyaretçi Sayımız..

Şu anda 38 konuk çevrimiçi


PN Bağlantısı (PN Junction)

Bu yazımızda daha önce anlattığım P ve N tipi yarı iletkenleri bir araya getirip, elektronikte çok sık kullanılan PN Bağlantısını (PN Junction) inceleyeceğiz. Bu bağlantı, şekli kullandığımız tüm yarı iletken malzemelerin (diyot, transistor, FET vs...) temel yapısı olup iyi anlaşılmasında fayda vardır.

Aslında yarı iletken üreticileri P ve N tipi yarı iletken maddeleri ayrı ayrı üretip sonra bunları bir şekilde yapıştırmazlar. Peki nasıl yaparlar? Yapılacak yarı iletken maddenin asıl maddesini önce safa yakın bir kristal şeklinde üretirler. Örneğin silikon kullanarak incecik, küçük ve daire şeklinde bir malzeme elde ederler. Sonra karışık kimyasal yöntemler kullanarak bu silikon levhayı bir kısmını N, bir kısmını P, P nin üzerine tekrar N gibi kat kat PN birleşimleri oluştururlar. Bunu yaparken silikon levhanın üzerinde yüzlerce diyot ya da transistör hatta entegre devre yaparlar. Tabi ki bu işlem birkaç satıra sığacak kadar basit olmayıp son derece karışık işlemler gerektirir. Bu kısa bilgiden sonra asıl konumuza dönelim.

 

PN bağlantılı bir yarı iletkenin birleşme yüzeyinde ilk anda aşağıdaki şekillerde gösterilen olaylar olur.

P ve N tipi yarı iletkenler arasında taşıdıkları elektrik yüklerinden dolayı bir elektrik alanı oluşur.

N tipi yarı iletkendeki serbest elektronlar P tipi yarı iletken içindeki boşluklar ile birleşmek üzere harekete geçerler. Bu birleşme P ve N tipi yarı iletkenlerinin birleşme yüzeyi civarında olur. Çünkü oluşan elektrik alanı en kenardaki serbest elektronlar P tipi yarı iletkenin en dışındaki boşlukların birleşmesini sağlayacak kadar güçlü değildir.

Birleşmeden sonra yayılım bölgesindeki (Depletion Region) donör atomları pozitif iyon, akseptör atomları ise negatif iyona dönüşür. Artık yayılım bölgesinin elektriksel bir alanı yoktur.

Artık denge durumuna geçen bağlantının uçlarından elektrik akımın (elektronların) geçebilmesi için elektriksel bir engel (yalıtkan bir bölge) oluşmuştur. Bu engel bağlantının arasında kalan yayılım bölgesidir. Aradaki bölgeyi elektronların aşabilmesi için silisyum için oda sıcaklığında (T=25°C) 0,6V kadar bir gerilime ihtiyaç vardır. Bu voltaj değeri özellikle küçük sinyal uygulamalarında çok önemlidir. Aynı zamanda ortası yalıtkan iki dış kenarı yarı iletken olan bağlantı bir kapasite olarak da davranır. Bu kapasite yüksek frekanslarda çalışan diyot, transistör gibi malzemeler için istenmez, fakat varicap diyot gibi kapasitesi voltajla değişen diyotlar için özellikle istenir. Bu özellikleri sağlamak için yari iletken üreticilerinin özel teknikleri vardır.

PN Bağlantısının İletkenliği

Düz Bias (Forward Bias)



Yukarıdaki şekilde görülen devrede, PN bağlantısının P tarafına pozitif N tarafına negatif voltaj verebilecek bir ayarlı güç kaynağını bağlayalım. Başlangıçta voltaj kaynağının (VF) değeri sıfır volt olsun. Bu durumda devreden hiç akım akmayacak ve ampermetre sıfır değerini gösterecektir. Şimdi Voltajı biraz yükseltelim.

Voltaj kaynağının eksi ucunun sağladığı enerjiden dolayı PN bağlantının N tarafı elektronca zenginleşir ve aynı şekilde voltaj kaynağının artı ucunun sağladığı enerjiden dolayı P taraf da boşlukça zenginleşir. P tarafta çoğalan boşluklar yayılım bölgesindeki negatif iyonlarla birleşiler, N tarafta da çoğalan elektronlar yayılım bölgesindeki pozitif iyonlarla birleşirler. Bunun sonucu olarak yayılım bölgesi daralır. Fakat ampermetre hala sıfır amper göstermekte ve akım akmamaktadır. Voltajı biraz daha arttıralım.

Eğer yarı iletkenimiz silisyumdan yapılmış ise voltmetre yaklaşık 0,6V'u gösterdiği sırada artık yayılım bölgesi ortadan kalkar N taraftaki serbest elektronlar P tarafındaki boşluklarla yoğun bir şekilde birleşmeye başlarlar ve sürekli bir akım akmaya başlar. Bu sırada ampermetremizde artık bir değer (IF) göstermeye başlamıştır. Bu bağlantıya DÜZ BIAS (Forward Bias) denir.

Ters Bias (Reverse Bias)

Yukardaki şekildeki bağlantının Düz Bias bağlantıdan farkı PN bağlantının P ucuna negatif N ucuna ise pozitif voltaj verilmesidir. Başlangıçta voltaj kaynağının değeri sıfır volt olmasından dolayı devreden herhangi bir akım akmaz. Şimdi voltajı biraz arttıralım.

PN bağlantının P tarafındaki boşluklar voltaj kaynağının negatif ucundan gelen elektronlarla birleşir ve negatif iyona dönüşür. N tarafındaki serbest elektronlar ise voltaj kaynağının pozitif ucundan gelen boşluklarla birleşerek pozitif iyona dönüşür. Bunun sonucu olarak PN bağlantısının arasındaki yayılım bölgesi daha da büyür ve ampermetreden hiç akım akmadığı görülür. Bu şekildeki bağlantıya TERS BİAS (Reverse Bias) denir.

Daha önce anlattığım gibi yarı iletkenleri saf olarak yapmak mümkün değildir. Bu nedenle ters bias da yarı iletken içindeki AZINLIK TAŞIYICILARI'ndan dolayı mikroamper seviyelerinde de olsa bir akım akar. Bu akıma SIZINTI AKIMI (Leakage Current) denir. Azınlık taşıyıcıları sıcaklığın artması ile artacağı için PN bağlantıda sızıntı akımı, sıcaklığın artması ile artar.

Özetleyecek olursak PN bağlantıda düz bias için P ucuna pozitif, N ucuna negatif gerilim verilir. Düz bias da PN bağlantıdan akım akar.

PN bağlantıda ters bias için P ucuna negatif, N ucuna pozitif gerilim verilir. Ters bias da PN bağlantıdan akım akmaz.

Benzer Konular

Teknik Servis Hizmetlerimiz

AKM Telekom Artık büyüyor; Yeni anlayışı ile PIXEL Telekom & Bilgisayar olarak PMR Telsiz,Dect & Telsiz Telefon Cihazların Teknik Servis Hizmetini konusunda deneyimli, güvenilir tek firma olma yolunda hızla ilerlemektedir.Bunun Yanında Toptan & Perakende cihaz satışlarına da başlamış bulunmaktadır.
Onarımını yaptığımız belli başlı markalar;
  • Panasonic
  • Siemens
  • Senao
  • Laxon
  • Philips
  • Aselsan
  • PMR ve Dect telefonlar teknikservis

Bülten Üyeliği

Haber Beslemeleri

Ürün Arama