DOLAR 15,8769 0.2%
EURO 16,8435 -0.21%
ALTIN 945,160,54
BITCOIN 4764521,62%
Adana
22°

PARÇALI BULUTLU

02:00

YATSI'YA KALAN SÜRE

Elektroniğin Fiziksel Esasları
56 okunma

Elektroniğin Fiziksel Esasları

ABONE OL
17 Mayıs 2015 10:43
Elektroniğin Fiziksel Esasları
0

BEĞENDİM

ABONE OL

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.

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.

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 “ “ “
Şekil-3 Herhangi bir atom sisteminde, elektronların çeşitli enerji seviyelerindeki dağılışını şematik olarak göstermektedir.

Şekil–3’ e göre N kabuğu 32 elektronu barındırabilir. Bakır atomunun N kabuğundaki bir elektron, çekirdeğe sıkıca bağlı diğer üç kabuktaki 28 elektrona nazaran daha geniş yörüngede hareket eder. N kabuğundaki 29 uncu elektronu bitişik bakır atomunun çekirdeği tarafından da çekilir. Dolayısıyla, elektrona etki eden kuvvetler denge halinde olacağından bu elektron serbest kalır.

Serbest elektronun atomlar arası boşluğa çıkış
İki atomun en dış yörüngesinde bulunan elektronların birbirleri ile çarpışması sonucu atomlar arası boşluğa atılmış olan elektronlara serbest elektron denir.

Diğer bir ifade ile serbest elektronlar, atom bünyesi içinde dış yörüngede yer alan elektronlardır. Bunlar atom, çekirdeğine diğer yörüngelerde bulunan elektronlarda daha az bir kuvvetle bağlıdırlar.

1cm3 bakırda yaklaşık 8.54 x 1022 adet atom, dolayısıyla bu kadar da serbest elektron vardır. Bu elektronlar bir atomdan diğerine geçerek serbestçe dolaşırlar.

Bir pilin iki ucuna bir bakır tel bağlanırsa, bakır teldeki milyonlarca serbest elektron pilin negatif ucundan pozitif ucuna doğru akar . Bu şekilde pilin negatif ucundan pozitif ucuna doğru akan elektron akımına elektrik akımı denir.


    Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.


    HIZLI YORUM YAP

    Veri politikasındaki amaçlarla sınırlı ve mevzuata uygun şekilde çerez konumlandırmaktayız. Detaylar için veri politikamızı inceleyebilirsiniz.