Valens bandı ile iletkenlik bandı arasındaki yasak enerji aralığı yalıtkanlarda 2-8 eV kadarken, yarı iletken Si da 1,1 eV, yarı iletken Ge da ise 0,7 eV kadardır. Mutlak sıfır sıcaklığında yarı iletkenlerde de tüm elektronlar atomlara bağlı durumdadır ve malzeme yalıtkan özellik gösterir. Sıcaklık arttıkça elektronların ısı enerjisi olarak aldıkları enerji artar ve bu kazandıkları enerji ile Fermi seviyesine yakın seviyelerdeki elektronlar valens bandından iletkenlik bandına çıkmaya başlarlar. Böylece katı cisim içinde serbest elektron sayısı artmaya başlar ve malzeme iletkenlik özelliği gösterir. Açık olarak bu iletkenlik özelliği sıcaklık ile ilişkili olmalıdır. Çünkü sıcaklık arttıkça elektronların aldığı enerji giderek artacak ve iletkenlik bandına çıkacak elektron sayısı fazlalaşacağı için malzemenin iletkenliği de artacaktır.

 

Elektron valens bandından iletkenlik bandına çıkarken terk ettiği yer, bir negatif yük azaldığı için, pozitif yüklü bir parçacık gibi davranır. Elektronun valens bandını terk ettikten sonra geride bıraktığı ve tamamen elektron benzeri davranış gösteren ve elektron kütlesine eşit kütleye sahip bu pozitif boşluğa elektron boşluğu (elektron hole, deşik) denir. Komşu atomların valens veya daha iç seviyelerindeki elektronlar bu elektron boşluğuna geçiş yapabilirler. Böylece bu kez onların geldiği enerji düzeyinde bir elektron boşluğu oluşur. Bu davranış, elektron boşluğunun hareket etmesi olarak yorumlanabileceğinden, yarı iletkenlerde iletkenlik bandına sıçrayan elektronlar yanında, valens bandındaki elektron boşlukları da iletkenliğe katkıda bulunur. Dolayısıyla yarı iletkenlerdeki elektrik iletkenliğinin iki bileşeni vardır ve toplam iletkenlik bu iki bileşenin toplanmsı ile bulunur.

 

Elektriksel iletkenlik = Elektron iletkenliği + Boşluk iletkenliği

 

 

 

 

Şekil1 Valens bandına çıkarak serbest elektron haline gelen iletkenlik

elektronu ve geride bıraktığı elektron boşluğu yarı iletkenin elektriksel i-

letkenliğine katkıda bulunur. Elektronlar ve boşluklar zıt elektrik yükü

taşıdıklarından bir elektrik alanda ters yönde hareket ederler.

 

 

Elektron negatif, elektron boşluğu pozitif yük taşıdıklarından, bir elektrik alan uygulandığında bunlar birbirleri ile ters yönlerde hareket edeceklerdir.

 

Yukarıda açıklandığı gibi yarı iletkenlerin elektrik iletkenliği sıcaklığa bağlı olarak şiddetle değişir. Dolayısıyla malzemenin direnci de sıcaklığa şiddetle bağlıdır. Bir yarı iletkenin elektriksel direncinin sıcaklıkla değişimi,

 

(1.1)

 

 

Burada  b  malzemeye bağlı olan bir sabit (malzeme sabiti) ; a ise kullanılan kristalin boyutlarına bağlı olan bir diğer sabittir. Boltzmann sabiti  k  ile  T  nin çarpımı enerji boyutunda olduğundan b  sabiti de enerji boyunta olmalıdır. Malzemenin Sıcaklık Katsayısı (Thermal Coefficient) ise

 

(1.2)

 

şeklinde tanımlanmış olup, sıcaklık 1 oC değiştiğinde meydana gelecek relatif direnç değişimini anlatır.

 

< Önceki		Sonraki >