Temel Elektronik Dersleri

TEMEL BİLGİ

ELEKTRİK AKIMI


Elektrik Akımı Nasıl Oluşur ?
Aslında bu çok zor bir soru, ama açıklamak zorunda olduğumun
farkındayım. Bildiğiniz gibi metallerin atomlarındaki elektron sayıları
metalin cinsine göre değişir. İletken maddelerin atomlarının son
yörüngelerinde 4 'den az elektron bulunur. Atomlar bu elektronları 8 'e
tamamlayamadıkları için serbest bırakırlar. Bu yüzden bir İletken
maddede milyonlarca serbest elektron bulunur. Bu maddeye elektrik
uygulandığında elektronlar negatif (-) 'den pozitif (+) yönüne doğru
hareket etmeye başlar. Bu harekete "Elektrik Akımı" denir. Birimi ise
"Amper" 'dir. İletkenin herhangi bir noktasından 1 saniyede 6.25*10^18
elektron geçmesi 1 Amperlik akıma eşittir. Akımlar "Doğru Akım" (DC) ve
"Alternatif Akım" (AC) olarak ikiye ayrılır. Şimdi bunları ayrı ayrı
inceleyelim.
Doğru Akım (DC) : www.uyurgezer.net

Doğru akımın kısa tanımı "Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti
değişmeyen akıma doğru akım denir." şeklindedir. Doğru akım genelde
elektronik devrelerde kullanılır. En ideal doğru akım en sabit
olanıdır. En sabit doğru akım kaynakları da pillerdir. Birde evimizdeki
alternatif akımı doğru akıma dünüştüren Doğrultmaçlar vardır. Bunların
da daha sabit olması için DC kaynağa Regüle Devresi eklenir.
Alternatif Akım (AC) :

Alternatifin kelime anlamı "Değişken" dir. Alternatif akımın kısa
tanımı ise "Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişen akıma
alternatif akım denir." şeklindedir. Alternatif akım büyük elektrik
devrelerinde ve yüksek güçlü elektrik motorlarında kullanılır.
Evlerimizdeki elektrik alternatik akım sınıfına girer. Buzdolabı,
çamaşır makinesi, bulaşık makinesi, aspiratör ve vantilatörler direk
alternatif akımla çalışırlar. Televizyon, müzik seti ve video gibi
cihazlar ise bu alternatif akımı doğru akıma çevirerek kullanırlar.
İLETKEN, YARI İLETKEN VE YALITKANLAR



İletkenler :

Bir maddenin iletkenliğini belirleyen en önemli faktör, atomlarının son
yörüngesindeki elektron sayısıdır. Bu son yörüngeye "Valans Yörünge"
üzerinde bulunan elektronlara da "Valans Elektron" denir. Valans
elektronlar atom çekirdeğine zayıf olarak bağlıdır. Valans
yörüngesindeki elektron sayısı 4 'den büyük olan maddeler yalıtkan 4
'den küçük olan maddeler de iletkendir. Örneğin bakır atomunun son
yörüngesinde sadece bir elektron bulunmaktadır. Bu da bakırın iletken
olduğunu belirler. Bakırın iki ucuna bir eletrik enerjisi
uygulandığında bakırdaki valans elektronlar güç kaynağının pozitif
kutbuna doğru hareket eder. Bakır elektrik iletiminde yaygın olarak
kullanılmaktadır. Sebebi ise maliyetinin düşük olması ve iyi bir
iletken olmasıdır. En iyi iletken altın, daha sonra gümüştür. Fakat
bunların maaliyetinin yüksek olması nedeniyle elektrik iletiminde
kullanılmamaktadır.


Yalıtkanlar :

Yalıtkan maddelerin atomlarının valans yörüngelerinde 8 elektron
bulunur. Bu tür yörüngeler doymuş yörünge sınıfına girdiği için
elektron alıp verme gibi bir istekleri yoktur. Bu sebeplede elektriği
ilemezler. Yalıtkan maddeler iletken maddelerin yalıtımında kullanılır.
Yalıtkan maddelere örnek olarak tahta, cam ve plastiği verebiliriz.
İsterseniz bu örnekleri arttırabilirsiniz.


Yarı İletkenler :

Aşağıdaki şekilde gördüğünüz gibi yarı iletkenlerin valans
yörüngelerinde 4 elektron bulunmaktadır. Bu yüzden yarı iletkenler
iletkenlerle yalıtkanlar arasında yer almaktadır. Elektronik
elemanlarda en yaygın olarak kullanılan yarı iletkenler Germanyum ve
Silisyumdur. Tüm yarı iletkenler son yörüngelerindeki atom sayısını 8
'e çıkarma çabasındadırlar. Bu nedenle saf bir germenyum maddesinde
komşu atomlar son yörüngelerindeki elektronları Kovalent bağ ile
birleştirerek ortak kullanırlar. Aşağıdaki şekilde Kovalent bağı
görebilirsiniz. Atomlar arasındaki bu kovalent bağ germanyuma
kristallik özelliği kazandırır. Silisyum maddeside özellik olarak
germanyumla hemen hemen aynıdır. Fakat yarı iletkenli elektronik devre
elemanlarında daha çok silisyum kullanılır. Silisyum ve Germanyum devre
elemanı üretiminde saf olarak kullanılmaz. Bu maddelere katkı katılarak
Pozitif ve Negatif maddeler elde edilir. Pozitif (+) maddelere "P
tipi", Negatif (-) maddelerede "N tipi" maddeler denir.

N Tipi Yarı İletken :

Arsenik maddesinin atomlarının valans yörüngelerinde 5 adet elektron
bulunur. Silisyum ile arsenik maddeleri birleştrildiğinde, arsenik ile
silisyum atomlarının kurdukları kovalent bağdan arsenik atomunun 1
elektronu açıkta kalır. Aşağıdaki şekilde açıkta kalan elektronu
görebilirsiniz. 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 ne gerilim kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna
doğru bir elektron akışı başlar.

P Tipi Yarı İletken :

Bor maddesininde valans yörüngesinde 3 adet elektron bulunmaktadır.
Silisyum maddesine bor maddesi 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 maddeki oyukları doldurarak
kaynağın pozitif kutbuna doğru ilerlerler. Elektronlar pozitif kutba
doğru ilerlerken oyuklarda elektronlerın ters yönünde hareket etmiş
olurlar. Bu kaynağın pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru bir oyuk
hareketi sağlar.

Azınlık ve Çoğunluk Taşıyıcılar :

Silisyum ve germanyum maddeleri tamamiyle saf olarak elde
edilememektedir. Yani maddenin içinde, son yörüngesinde 5 ve 3 elektron
bulunduran atomlar mevcuttur. Bu da P tipi maddede elektron, N tipi
maddede oyuk oluşmasına sebep olur. Fakat P tipi maddede istek dışı
bulunan oyuk sayısı, istek dışı bulunan elektron sayısından fazladır.
Aynı şekilde N tipi maddede de istek dışı bulunan elektron sayısı istek
dışı bulunan oyuk sayısından fazladır. İşte bu fazla olan oyuk ve
elektronlara "Çoğunluk Taşıyıcılar" az olan oyuk ve elektronlara
da"Azınlık Taşıyıcılar" denir. Azınlık taşıyıcılar yarı iletkenli
elektronik devre elemenlarında sızıntı akımına neden olur. İçeriğinde
çok sayıda yarı iletkenli devre elemanı bulunduran entegrelerde
fazladan gereksiz akım çekimine yol açar ve bu da elemanın ısınmasına,
hatta zarar görmesine neden olur.








__________________