ANALOG ELEKTRONİK - yildiz.edu.tr

1 ANALOG ELEKTRON K . BAKANiANALOG ELEKTRON KANALOG ELEKTRON K .. ATOM B LG S ..1 Giri ..1Y r nge ve Bantlar ..2 letken, Yar letken ve Yal tkanlar ..4 Kovalent Ba ..5 Saf Yar letken Malzemenin Tipi Tipi Malzeme ..7 Katk Maddelerine S cakl n YOTLAR ve E TLER ..9P-N Kutuplama ..9 leri V-I Karakteristi Devrelerde Grafik Y ntemi ile al ma Noktas n n Bulunmas ..12 leri Kutuplama Durumu ..12 Uygulama 1 : ..13 z m : ..13 Ters Kutuplama Durumu ..14 Uygulama 2 : ..14 z m : ..14 Sonu lar ..15 Diyodun Direnci ..15 Uygulama 3 : ..15 z m : ..16 Uygulama 4 : ..17 z m : ..17 Diyot Devrelerinin Yakla k E de er Analizi ..17 Uygulama 5 : ..18 z m : ..18 Uygulama 6 : ..19 z m.

2 19 Uygulama 7 : ..19 ANALOG ELEKTRON K . BAKAN1 KISA ATOM B LG S Giri Maddenin en k k par as olan atom, merkezinde bir ekirdek ve etraf nda d nenelektronlardan olu ur. ekirde i olu turan en a r par ac klar proton ve n tronlard r. Proton ven tronlar n a rl yakla k olarak birbirine e ittir. Protonun a rl elektronun a rl n n 8000kat d r. Elektron ve protonun elektrik y kleri birbirine e ittir. Protonlar pozitif y kl olup,elektronlar negatif y kl d r. N tronlar y ks z par ac klard r. Serbest halde atom n tr haldediryani elektron say s proton say s na e ittir. Atomlardaki elektron say s birden y zbe e kadarde i mektedir.

3 Elektron, n tron ve proton say s na g re farkl atomlar ve bu atomlardan zellikleri de i ik olan elementler olu ur. Bir atomun numaras elektron say s na veya protonsay s na e ittir. Atomun a rl ise ekirdekteki n tron ve protonlar n say s na e ittir. Hidrojenatomunun yap s ekil de g sterilmi tir. ekil Hidrojen atomuY r nge ve KabukElektronlar atomun ekirde i etraf nda y r ngelerde d nmektedir. Y r ngeler kabuklardatoplanm t r ve kabuklar aras nda bo luklar vard r. Bir atomun belirli say da kabu u vard r. Herbir kabukta bulunabilecek maksimum elektron say s belirli ve sabittir. Kabuklar ekirdektenitibaren K,L,M,N,O,P,Q olarak adland r l r. Kabuklarda bulunabilecek maksimum elektron say s s ras yla 2,8,18,32,50,72,98 olarak bilinmektedir.

4 Rnek olarak farkl atomlar n yap lar de g sterilmi tir. ekil De i ik atom yap lar a) Hidrojen, b) Lityum ve c) ELEKTRON K . BAKAN2 Enerji Bantlar ekirdek etraf ndaki d nen elektronlar n her biri ayr bir y r ngeye ve her y r nge belirli birenerji seviyesine sahiptir. Modern fizi e g re her bir elektronun ayr k bir enerji seviyesimevcuttur. Elektronlar ekirdekteki pozitif y kl protonlar taraf ndan ekilir. Coulomb kanunag re elektrik y kleri aras ndaki ekim kuvveti mesafenin karesi ile ters orant l d r. Dolay s yla st kabuklarda bulunan elektronlar n ekirdek taraf ndan ekilme kuvveti daha zay ft r. Biratomun K kabu unda bulunan elektronlar, L kabu undaki elektronlara g re ekirdek taraf ndandaha kuvvetli bir ekilde ekilir.

5 Elektronun y r ngesinin ap artt k a enerjisi de artar. Elektronenerjisi potansiyel ve kinetik enerjilerin toplam d r. ekil te y r ngelerdeki elektronlar veenerjileri g r lmektedir. ekil ekirdek etraf ndaki y r ngeler ve enerji yar a elektron:E,p:rEEEEEE rrrrrr654321654321<<<<< <<<<<Elektronlar n enerjileri ekirdekten uzakla t k a artmaktad r. Yar ap k k olan elektronunenerjisi en k kt r ve enerji yar ap ile artar. Kabuk i indeki elektronlar n enerjileri aras ndakifark k kt r. Kabuklar aras ndaki enerji fark ise b y kt r. L kabu unda izin verilenmaksimum elektron say s sekizdir yani sekiz farkl enerji seviyesi aras ndaki b lge, yasak b lge veya enerji bo lu u olarak adland r l r. Elektronlar bub lgede bulunmazlar.

6 B t n kabuklar aras nda enerji bo lu u mevcuttur. Atomun en d kabu undaki elektronlara valans elektron ad verilir. Atomun t r ne g re d kabuk K, L, M, Nveya ba ka bir kabuk olabilir. rne in bak r atomundaki elektron say s 29 olup en d kabuk Nkabu udur. Bak r atomunda bir tane valans elektron mevcuttur (K=2, L=8, M=18, N=1).Atomlar n kimyasal zellikleri valans elektronlar taraf ndan belirlenir. Bu elektronlar kimyasalreaksiyonlara girer ve atomlar aras nda ba olu turur. En d kabukta bulunan valans elektronlaratomik yap dan kolayl kla ayr larak serbest elektron haline gelebilir. Elektronlar bir atomdanba ka bir atoma ek bir enerji uygulanarak ge irilebilir. Atomun en d kabu u tamamen dolu isedi er atomlarla elektron al veri i yapamaz.

7 Bir atom elektron verdi inde pozitif, ald nda iseANALOG ELEKTRON K . BAKAN3negatif iyon olur. Pozitif iyon olu tu unda serbest kalan elektron, atomun ekirde ininetkisinden karak d etkilere a k hale atom i in ge erli olan enerji diyagramlar , atomlar bir araya gelerek kat maddeyiolu turdu unda ge erli olmaz. Kat maddelerde atomlar birbirine ok yak n oldu undan tek biratomdaki enerji seviyeleri, kat maddede enerji bantlar n olu turur. Kat bir maddede elektronlari in tek bir atoma g re daha fazla enerji seviyesi vard r ve bu seviyeler bantlar i erisindetoplanm t r. ekil te enerji bantlar g sterilmi tir.

8 Ekil Enerji bantlar ekil te g r ld gibi valans band n n alt nda bir ok bant bulunabilir. Maddenin elektriksel zelliklerini incelemek i in a s ndan valans band , iletim band ve bu iki bant aras ndaki enerjibo lu u zerinde durmak ve yar iletken teorisinde kullan lan elektron volt (eV) birimi, bir elektronun bir V lukgerilim potansiyeline kar hareket etmesi sonucu kazand enerjidir. Bir kat maddenin valansband ndaki elektronlar iletim band na ge irmek i in s , k, elektrik gibi enerjilerden biriuygulanabilir. Maddeye gerilim uyguland nda olu an serbest elektronlar elektrik ak m m ta yan elektronlar serbest elektronlard r. Ak m y k ak oldu una g re belirli birnoktadan saniyede akan y k miktar olarak tan mlanabilir.

9 Y k birimi coulomb ve enerji birimijoule ile elektron enerjisi eV aras ndaki ili ki a a daki gibi yaz = G x ZamanI = Q / t1 Amper = 1 Coulomb / saniyeW = P x t = V x I x tQ = I x t1 Amper = x 1810 elektron / saniyeJoule = Watt x saniye1 Coulomb = x 1810 elektronW = V x Q1 elektron y k = x 1910 Coulomb1 eV = x 1910 joulesANALOG ELEKTRON K . BAKAN4 letken, Yar letken ve Yal tkanlarMaddelerin elektriksel iletkenli i serbest elektron miktar na ba l d r. Maddelerin 3cm 1 l khacim i erisindeki serbest elektron miktarlar na g re iletken, yar iletken ve yal tkanlar a a dakitabloda g sterilmi letken, Yal tkan ve Yar letkenlerdeSerbest elektron say lar Serbest Elektron Say s letken3cm/1022-3cm/1023 Yar letken33cmcm/10/10148 Yal tkan3cm/10 letken, yar iletken ve yal tkanlar enerji bo luklar na g re de s n fland r l r.

10 Bu durum te g sterilmi tir. Enerji bo lu u bir iletkende eV tan k k, yal tkanlarda ise 8eV den b y kt r. Yar iletkenlerdeki enerji bo lu u ile eV aras ndad r. ekil a) letken, b) Yar letken ve c) Yal tkan malzemenin enerji bant diyagramlar . letkenlerde enerji bant diyagram ndan g r ld gibi valans band ile iletim band aras ndabo luk yoktur. Valans elektronlar atomlara zay f olarak ba l d r. Valans elektronun atomdanayr larak serbest elektron haline gelmesi ok kolayd r. Oda s cakl nda ilave bir enerjiuygulamadan elektrik ak m n iletebilecek ok say da serbest elektron mevcuttur. Metallerin iyiiletken olmalar n n en nemli sebebi son y r ngesinde 1, 2 veya 3 elektron bulunmas ve buelektronlar kolayl kla iletkenlerdeki enerji bo lu u nedeniyle iletim band nda hi elektron olmad kabuledilebilir.