Elektroniğin Fiziksel Esasları

Konuyu Oyla:
  • Derecelendirme: 2.4/5 - 15 oy
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Elektroniğin Fiziksel Esasları
#1

ELEKTRONİĞİN FİZİKSEL ESASLARI

Bir elektronik elemanın özelliğini, bu elemanın üretimindekullanılan malzemenin parametreleri ve ısı, gerilim ışık gibi dışetkenlerden dolayı elemanın içinde gerçekleşen fiziksel olaylarbelirler. Elemanı oluşturan malzemenin özelliklerini araştırmak içinönce atomun ve katıların yapısının bilinmesi gerekir. Bu yapıya göredış ortamlarda malzemeler farklı davranırlar. Malzemenin farklıdavranışına göre farkılı elemanlar üretilir ve bu elemanlardan amacauygun sistemler ve devreler tasarlanır. Bir dış ortamda iken veyaeleman dinamik (çalışır) halde iken üzerinde gerçekleşen fizikselolayların ne olduğu ve nasıl gerçekleştiğinin de bilinmesi gereklidir.

Elektronik elemanlarda kullanılan malzemenin atom, molekül ve örgüyapısının öğrenilmesi elektroniğin esaslarından biridir. Elektroniğindiğer esasını fiziksel olayların tanınması ve bu olayların elektronikmalzeme ve elemanlarda nasıl gerçekleştiğinin öğrenilmesi oluşturur.

Buna göre elektroniğin fiziksel esaslarını öğrenebilmek içinelektrodinamiğin ve katı hal fiziğinin temel kavramlarının, yasalarınınve burada uygulanan teknik ve yaklaşımların bilinmesi gereklidir.

ELEKTRİK İÇİN ELEKTRON TEORİSİ

Son zamanlara kadar elektrik, gözle görülmeyen fakat varlığıetkilerinden anlaşılan bir kuvvet olarak açıklanıp, tarif ediliyordu.Fakat bugün elektriğin özelliği elektron denilen çok küçük birparçacığın varlığı ile açıklanmıştır. Magnetik, kimyasal, fizyolojik veısı etkilerinin bunun varlığından ileri geldiğini; aynı zamandaelektriğin bir iletkende elektronların bir noktadan diğer bir noktayahareketlerinin sonucu olduğu; ve etkilerini de bu hareket esnasındagösterdiği gözlenerek, ispat edilmiştir. Yani elektrik bir atomçekirdeği etrafında yüksek hızlarla dönen elektronların buyörüngelerinden zorlanıp çıkarılması ile meydana gelen bir etkidir.


ATOM VE ELEKTRON

Bir elementin en küçük parçası olan atom bir çekirdek ve çekirdeketrafında dönen elektronlardan meydana gelmiştir. Çekirdek pozitif veelektronlarda negatif yüklüdürler, çekirdek pozitif yüklü proton veyüksüz nötronlardan meydana gelmiştir. Bir protonun pozitif yükü, birelektronun negatif yükü kadardır. Bir atomun çekirdeğinde elektronsayısı kadar proton vardır. Dolayısıyla bir atom elektriki bakımdannötürdür. (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 bulunanelektronlara da valans elektronları adı verilir. Valans elektronları,malzemenin elektriksel özellikleri üzerinde çok önemli etkiye sahiptir.Valans yörüngedeki elektron sayısı nerede ise boş sayılabilecekmalzemedeki
valans elektronlar, valans elektronları dolu veya nerede ise doluyayakın olan malzemenin valans elektronlarından çok daha kolay birşekilde serbest elektron durumuna geçerler. İlave olarak içtekiyörüngelerdeki elektronlara göre valans elektronlar çekirdek tarafındandaha 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 nötronvardır. 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 elektronda dördüncü (N) kabuktadır. Çekirdeğe en yakın kabuktaki elektronlarıenerji seviyeleri en düşük, çekirdekten uzaklaştıkça kabukların enerjiseviyeleri 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 atomununN kabuğundaki bir elektron, çekirdeğe sıkıca bağlı diğer üç kabuktaki28 elektrona nazaran daha geniş yörüngede hareket eder. N kabuğundaki29 uncu elektronu bitişik bakır atomunun çekirdeği tarafından daçekilir. Dolayısıyla, elektrona etki eden kuvvetler denge halindeolacağından bu elektron serbest kalır.



Şekil-4:Serbest elektronun atomlar arası boşluğa çıkış
İki atomun en dış yörüngesinde bulunan elektronların birbirleri ileçarpışması sonucu atomlar arası boşluğa atılmış olan elektronlaraserbest elektron denir.

Diğer bir ifade ile serbest elektronlar, atom bünyesi içinde dışyörüngede yer alan elektronlardır. Bunlar atom, çekirdeğine diğeryörüngelerde bulunan elektronlarda daha az bir kuvvetle bağlıdırlar.

1cm3 bakırda yaklaşık 8.54 x 1022 adet atom, dolayısıyla bu kadar daserbest elektron vardır. Bu elektronlar bir atomdan diğerine geçerekserbestçe dolaşırlar.

Bir pilin iki ucuna bir bakır tel bağlanırsa, bakır teldekimilyonlarca serbest elektron pilin negatif ucundan pozitif ucuna doğruakar . Bu şekilde pilin negatif ucundan pozitif ucuna doğru akanelektron akımına elektrik akımı denir.


Cevapla

Konu Araçları
Konuyu Paylaş :  
Konunun Linki :  
BBKodu :  
Konu Araçları :

Hızlı Menü:


Konuyu Okuyanlar: 1 Ziyaretçi