Yarı iletkenler – modern teknolojide tanımı, türleri ve uygulamaları

Yarı iletken nedir?

Yarı iletkenler, elektriği iletebilen malzemelerdir, ancak sınırlı bir ölçüde . Benzersiz özellikleri, elektriksel iletkenliklerinin uygun katkı maddeleri eklenerek veya sıcaklık, basınç veya elektrik alanı gibi dış koşullar değiştirilerek kontrol edilebilmesi ve değiştirilebilmesidir. Normal koşullar altında, yarı iletkenler yalıtkan görevi görür, ancak belirli koşullar altında elektriği iletebilirler ve bu da onları elektronik bileşenlerin üretiminde vazgeçilmez hale getirir. En yaygın yarı iletken malzemeler silikon (Si) ve germanyumdur (Ge) , ancak galyum arsenit (GaAs) ve indiyum fosfit (InP) gibi yarı iletken özelliklere sahip birçok başka bileşik de vardır. Bu malzemeler , diyotlar, transistörler ve entegre devreler gibi yarı iletken bileşenleri yapmak için kullanılır ve bunlar modern teknolojinin temelidir.

Katkılı yarı iletkenler ve çeşitleri

Saf silikon gibi doğal yarı iletkenler, modern elektronik cihazlarda kullanım için yeterli elektriksel özelliklere sahip değildir. Elektrik iletme yeteneklerini artırmak için, bir doping işlemi kullanılır, yani yarı iletken yapıya az miktarda başka kimyasal elementlerin sokulması . Dopant türüne bağlı olarak, iki ana tipte dopingli yarı iletken ayırt edilebilir:

• N tipi yarı iletken – fosfor veya arsenik gibi daha fazla elektrona sahip elementlerle yarı iletkenin dopinglenmesiyle oluşur. Bu dopantların eklenmesi, malzemede serbestçe hareket edebilen ve iletkenliğini artıran fazla elektron yaratır.
• P tipi yarı iletken – yarı iletkene daha az elektron içeren bor veya alüminyum gibi elementler katılarak oluşturulur. Bu katkı maddeleri, pozitif yük taşıyıcıları gibi davranan ve aynı zamanda malzemenin iletkenliğini iyileştirmeye yardımcı olan sözde elektron delikleri oluşturur.

Pin tipi yarı iletkenler

Daha gelişmiş yarı iletken türlerinden biri, üç katmandan oluşan özel bir yapı olan pin tipi yarı iletkendir: katkılı p tipi katman, katkısız (i) katman ve n tipi katkılı katman. Pin tipi yapı, akım akışının daha iyi kontrol edilmesini sağladığı ve bozulmaya karşı yüksek bir dirence sahip olduğu için pin diyotlar, fotodedektörler ve güç transistörleri gibi bileşenlerde kullanılır.

Yarı iletkenlerin uygulamaları

Yarı iletkenler modern elektroniğin temelidir . Hassas bir şekilde kontrol edilebilen iletken özellikleri, onları neredeyse tüm elektronik cihazlara uygulanabilir hale getirir. Başlıca örnekler şunlardır:

• Transistörler – elektronik devrelerde anahtar veya amplifikatör görevi gören küçük bileşenler. Transistörler sayesinde bilgisayarların ve mikroişlemcilerin temeli olan mantık devreleri oluşturmak mümkündür.
• Diyotlar – akımı tek yönde ileten elektronik bileşenlerdir. Doğrultucu devrelerde ve LED teknolojilerinde yani ışık yayan diyotlarda kullanılırlar.
• Entegre devreler – bilgisayarların, telefonların ve diğer elektronik cihazların kalbi gibi çalışan, çok sayıda yarı iletken elemandan (transistörler, diyotlar) oluşan karmaşık sistemler.

Yarı iletkenlerin fotovoltaik teknolojisinde de uygulamaları bulunmaktadır; güneş panellerinde güneş ışığını elektriğe dönüştürmekte kullanılırlar.

Yarı iletkenlerin çeşitleri ve önemi

Yarı iletkenler iki ana gruba ayrılabilir: temel yarı iletkenler ve bileşik yarı iletkenler . Temel yarı iletkenler, silisyum (Si) ve germanyum (Ge) gibi tek bileşenli malzemelerdir. Buna karşılık, bileşik yarı iletkenler, radyo ve optoelektronik teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan galyum arsenit (GaAs) gibi iki veya daha fazla elementten oluşur. Bu yarı iletken türlerinin her birinin, farklı uygulamalar için önemli olan kendine özgü özellikleri vardır. Örneğin, silikon, entegre devrelerin üretiminde en yaygın kullanılan yarı iletken malzemedir; galyum arsenit ise uydu çanakları ve radar gibi yüksek frekanslı cihazlarda kullanılır.

Yarı iletken üretiminde yarı iletken malzemeler

Yarı iletken üretimi, yüksek kaliteli kimyasal malzemelerin ve ileri teknolojik süreçlerin kullanımını gerektirir. Bu malzemelerin üretiminde önemli bir rol, saflaştırma ve yarı iletkenleri doğru saflığa getirme dahil olmak üzere teknolojik süreçler için gerekli olan çok çeşitli kimyasal hammaddeler sunan PCC Group tarafından oynanır. Silisyum gibi yarı iletken malzemelerin saflığı ve kalitesi, nihai elektronik ürünlerin performansı ve kararlılığı üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. PCC Group, silikon gofret üretimi, malzeme dopingi ve yarı iletken yüzey temizliği için kullanılan yarı iletken üretim süreçlerinde kullanılan kimyasalları tedarik eder . PCC Group, ileri teknolojisi ve yenilikçi çözümleriyle modern elektronik cihazların geliştirilmesini destekler ve dünya çapında teknolojik ilerlemeye katkıda bulunur.

Yarı iletken üretimi

Yarı iletken üretimi, birçok teknolojik adımı içeren karmaşık bir süreçtir. İlk adım, daha sonra sözde silikon monokristalleri haline getirilen yüksek saflıkta silikon elde etmektir. Bu monokristaller daha sonra, daha sonraki üretim adımlarının temelini oluşturan, gofret adı verilen ince plakalara kesilir. Bir sonraki adım, iletken özelliklerini değiştirmek için silikon yapısına bor veya fosfor gibi dopantların sokulması olan dopingdir. Yarı iletkenler daha sonra hassas fotolitografik teknikler kullanılarak transistörler veya diyotlar gibi belirli bileşenlere dönüştürülür. Sonuç olarak, yarı iletkenler birçok elektronik cihazda kullanılan işlemciler veya bellekler gibi daha büyük elektronik devrelere monte edilir. Yarı iletkenler, modern teknolojinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynar. Elektriği kontrollü bir şekilde iletme yetenekleri, onları elektronik üretiminde vazgeçilmez hale getirir. Silikon, germanyum veya galyum arsenit gibi çeşitli yarı iletken malzemeler ve gelişmiş üretim süreçleri sayesinde, giderek daha karmaşık elektronik devreler oluşturmak mümkündür. Yarı iletken üretiminde kimyasal hammadde tedarikçisi olan PCC Grubu , yüksek kaliteli yarı iletkenlerin üretilmesi için gerekli teknolojik süreçleri destekleyerek bu sektörün gelişimine katkıda bulunmaktadır.