Elektroniğin Fiziksel Esasları-Elektrik İçin Elektron Teorisi

ELEKTRONİĞİN FİZİKSEL ESASLARI

Bir elektronik elemanın özelliğini, bu elemanın üretiminde kullanılan malzemenin parametreleri ve ısı, gerilim ışık gibi dış etkenlerden dolayı elemanın içinde gerçekleşen fiziksel olaylar belirler Elemanı oluşturan malzemenin özelliklerini araştırmak için önce atomun ve katıların yapısının bilinmesi gerekir Bu yapıya göre dış ortamlarda malzemeler farklı davranırlar Malzemenin farklı davranışına göre farkılı elemanlar üretilir ve bu elemanlardan amaca uygun sistemler ve devreler tasarlanır Bir dış ortamda iken veya eleman dinamik (çalışır) halde iken üzerinde gerçekleşen fiziksel olayların ne olduğu ve nasıl gerçekleştiğinin de bilinmesi gereklidir

Elektronik elemanlarda kullanılan malzemenin atom, molekül ve örgü yapısının öğrenilmesi elektroniğin esaslarından biridir Elektroniğin diğer esasını fiziksel olayların tanınması ve bu olayların elektronik malzeme ve elemanlarda nasıl gerçekleştiğinin öğrenilmesi oluşturur

Buna göre elektroniğin fiziksel esaslarını öğrenebilmek için elektrodinamiğin ve katı hal fiziğinin temel kavramlarının, yasalarının ve burada uygulanan teknik ve yaklaşımların bilinmesi gereklidir

ELEKTRİK İÇİN ELEKTRON TEORİSİ

Son zamanlara kadar elektrik, gözle görülmeyen fakat varlığı etkilerinden anlaşılan bir kuvvet olarak açıklanıp, tarif ediliyordu Fakat bugün elektriğin özelliği elektron denilen çok küçük bir parçacığın varlığı ile açıklanmıştır Magnetik, kimyasal, fizyolojik ve ısı etkilerinin bunun varlığından ileri geldiğini; aynı zamanda elektriğin bir iletkende elektronların bir noktadan diğer bir noktaya hareketlerinin sonucu olduğu; ve etkilerini de bu hareket esnasında gösterdiği gözlenerek, ispat edilmiştir Yani elektrik bir atom çekirdeği etrafında yüksek hızlarla dönen elektronların bu yörüngelerinden zorlanıp çıkarılması ile meydana gelen bir etkidir

ATOM VE ELEKTRON

Bir elementin en küçük parçası olan atom bir çekirdek ve çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelmiştir Çekirdek pozitif ve elektronlarda negatif yüklüdürler, çekirdek pozitif yüklü proton ve yüksüz nötronlardan meydana gelmiştir Bir protonun pozitif yükü, bir elektronun negatif yükü kadardır Bir atomun çekirdeğinde elektron sayısı kadar proton vardır Dolayısıyla bir atom elektriki bakımdan nötürdür (yüksüzdür) Şekil:1 de bir atom modeli görünmektedir

Şekil-1 : Atomun Yapısı

Valans elektronlar : Bir atomdaki en dış yörünge valans yörüngesi (valance shell) olarak adlandırılır Valans yörüngesinde bulunan elektronlara da valans elektronları adı verilir Valans elektronları, malzemenin elektriksel özellikleri üzerinde çok önemli etkiye sahiptir Valans yörüngedeki elektron sayısı nerede ise boş sayılabilecek malzemedeki

valans elektronlar, valans elektronları dolu veya nerede ise doluya yakın olan malzemenin valans elektronlarından çok daha kolay bir şekilde serbest elektron durumuna geçerler İlave olarak içteki yörüngelerdeki elektronlara göre valans elektronlar çekirdek tarafından daha az bir çekim kuvvetine maruz kalırlar

Şekil-2 :Bakır Atomu

Şimdi de konumuzla yakın ilgisi bulunan bakır atomunu inceleyelim ( Şekil-2 ) Bir bakır atomunun çekirdeğinde 29 proton ve 34 nötron vardır Çekirdek etrafında değişik yörüngelerde dönden elektronları , kabukalar meydana getirirler 29 elektrondan 2’si ilk (K) kabukta, 8’ tanesi ikinci kabukta (L) , 18 tanesi üçüncü (M) kabukta ve 1 elektron da dördüncü (N) kabuktadır Çekirdeğe en yakın kabuktaki elektronları enerji seviyeleri en düşük, çekirdekten uzaklaştıkça kabukların enerji seviyeleri de artar

ELEKTRONİĞİN FİZİKSEL ESASLARI

Bir elektronik elemanın özelliğini, bu elemanın üretiminde kullanılan malzemenin parametreleri ve ısı, gerilim ışık gibi dış etkenlerden dolayı elemanın içinde gerçekleşen fiziksel olaylar belirler Elemanı oluşturan malzemenin özelliklerini araştırmak için önce atomun ve katıların yapısının bilinmesi gerekir Bu yapıya göre dış ortamlarda malzemeler farklı davranırlar Malzemenin farklı davranışına göre farkılı elemanlar üretilir ve bu elemanlardan amaca uygun sistemler ve devreler tasarlanır Bir dış ortamda iken veya eleman dinamik (çalışır) halde iken üzerinde gerçekleşen fiziksel olayların ne olduğu ve nasıl gerçekleştiğinin de bilinmesi gereklidir

Elektronik elemanlarda kullanılan malzemenin atom, molekül ve örgü yapısının öğrenilmesi elektroniğin esaslarından biridir Elektroniğin diğer esasını fiziksel olayların tanınması ve bu olayların elektronik malzeme ve elemanlarda nasıl gerçekleştiğinin öğrenilmesi oluşturur

Buna göre elektroniğin fiziksel esaslarını öğrenebilmek için elektrodinamiğin ve katı hal fiziğinin temel kavramlarının, yasalarının ve burada uygulanan teknik ve yaklaşımların bilinmesi gereklidir

ELEKTRİK İÇİN ELEKTRON TEORİSİ

Son zamanlara kadar elektrik, gözle görülmeyen fakat varlığı etkilerinden anlaşılan bir kuvvet olarak açıklanıp, tarif ediliyordu Fakat bugün elektriğin özelliği elektron denilen çok küçük bir parçacığın varlığı ile açıklanmıştır Magnetik, kimyasal, fizyolojik ve ısı etkilerinin bunun varlığından ileri geldiğini; aynı zamanda elektriğin bir iletkende elektronların bir noktadan diğer bir noktaya hareketlerinin sonucu olduğu; ve etkilerini de bu hareket esnasında gösterdiği gözlenerek, ispat edilmiştir Yani elektrik bir atom çekirdeği etrafında yüksek hızlarla dönen elektronların bu yörüngelerinden zorlanıp çıkarılması ile meydana gelen bir etkidir

ATOM VE ELEKTRON

Bir elementin en küçük parçası olan atom bir çekirdek ve çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelmiştir Çekirdek pozitif ve elektronlarda negatif yüklüdürler, çekirdek pozitif yüklü proton ve yüksüz nötronlardan meydana gelmiştir Bir protonun pozitif yükü, bir elektronun negatif yükü kadardır Bir atomun çekirdeğinde elektron sayısı kadar proton vardır Dolayısıyla bir atom elektriki bakımdan nötürdür (yüksüzdür) Şekil:1 de bir atom modeli görünmektedir

Şekil-1 : Atomun Yapısı

Valans elektronlar : Bir atomdaki en dış yörünge valans yörüngesi (valance shell) olarak adlandırılır Valans yörüngesinde bulunan elektronlara da valans elektronları adı verilir Valans elektronları, malzemenin elektriksel özellikleri üzerinde çok önemli etkiye sahiptir Valans yörüngedeki elektron sayısı nerede ise boş sayılabilecek malzemedeki

valans elektronlar, valans elektronları dolu veya nerede ise doluya yakın olan malzemenin valans elektronlarından çok daha kolay bir şekilde serbest elektron durumuna geçerler İlave olarak içteki yörüngelerdeki elektronlara göre valans elektronlar çekirdek tarafından daha az bir çekim kuvvetine maruz kalırlar

Şekil-2 :Bakır Atomu

Şimdi de konumuzla yakın ilgisi bulunan bakır atomunu inceleyelim ( Şekil-2 ) Bir bakır atomunun çekirdeğinde 29 proton ve 34 nötron vardır Çekirdek etrafında değişik yörüngelerde dönden elektronları , kabukalar meydana getirirler 29 elektrondan 2’si ilk (K) kabukta, 8’ tanesi ikinci kabukta (L) , 18 tanesi üçüncü (M) kabukta ve 1 elektron da dördüncü (N) kabuktadır Çekirdeğe en yakın kabuktaki elektronları enerji seviyeleri en düşük, çekirdekten uzaklaştıkça kabukların enerji seviyeleri de artar

Kod:

(K) 1 enerji seviyesinde 2 x 12 = 2 elektron bulunması gerekir

(L) 2 “ “ 2 x 22 = 8 “ “ “

(M)3 “ “ 2 x 32 = 18 “ “ “

(N) 4 “ “ 2 x 42 = 32 “ “ “

(O) 5 “ “ 2 x 52 = 50 “ “ “

(P) 6 “ “ 2 x 62 = 72 “ “ “

(Q) 7 “ “ 2 x 72 = 98 “ “ “