Yarı iletkenler, adlarını elektriksel iletkenlikleri metal ile yalıtkan arasında bir yerde bulunmasından alırlar. Bu özellikleri sayesinde elektrik akımını kontrol altında tutabilir ve bu, onları modern elektronikte vazgeçilmez kılar.
Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği, sıcaklık, ışıklandırma, manyetik alanlar ve çok küçük miktarlarda katkı maddesi eklenmesi gibi faktörlere duyarlıdır. Örneğin, silikona çok az miktarda bor eklemek, onun elektriksel iletkenliğini bin kat artırabilir.
Yarı iletkenlerde elektrik akımı, sadece serbest elektronlar tarafından değil, aynı zamanda bu elektronlar tarafından bırakılan boşluklar yani “delikler” tarafından da taşınır. Delikler, elektronlar alt seviyedeki durumlarından çıktıkça, valans bandındaki boşlukları doldurabilir ve böylece akım akışına katkıda bulunabilir.
Yarı iletken üretimi son derece hassas
Yarı iletken mikroçipler karmaşık bir süreçten geçerek üretilirler. İlk olarak, bu teknoloji harikalarının yolculuğu, sıradan kumun içindeki silikon dioksitin, saf silikon haline getirilmesiyle başlıyor. Bu saf silikon daha sonra, son derece hassas ve ince waferlere kesilerek, çip üretiminin ilk adımını oluşturuyor.
Her bir wafer, temiz oda ortamlarında, insan saçından yüzlerce kez daha ince detaylara sahip olacak şekilde, fotoğraf dirençli bir tabaka ile kaplanarak işleniyor. Bu işlem, wafer üzerinde istenilen iletken yapıları oluşturmak için, geliştirme, maruz kalma ve aşındırma tekniklerini içeriyor. Bu yapılar, mikroçiplerin temel fonksiyonlarını yerine getirebilmeleri için gerekli elektriksel bağlantıları sağlıyor.
Bu süreçte, waferlerin ısıtıldığı, ölçüldüğü ve maruz kaldığı aşamalar birden fazla kez tekrarlanıyor. Öyle ki, bir çipin tamamlanması için 700’e kadar işlem adımı gerekebiliyor ve bu süreç 14 haftaya kadar uzayabiliyor. Her bir işlem, çipin karmaşıklığını ve işlevselliğini artırıyor.
Son olarak, mikroçip, 30’a kadar farklı katmandan oluşan, her biri kendine has işlevlere sahip bir “mini gökdelen” gibi birleştiriliyor. Bu katmanlar arasındaki bağlantılar, çipleri son derece karmaşık ve çok yönlü hale getiriyor. Üretilen bu yarı iletken çipler, modern teknolojinin temel taşlarını oluşturarak, geleceğin yapı taşları olarak kabul ediliyor.
Yarı iletkenler elektronik cihazlar için son derece önemli
Yarı iletkenler çok sayıda modern elektronik cihazın imalatında kullanılır. Diyotlar, transistörler ve entegre devreler yarı iletken malzemeler kullanılarak yapılan cihazların sadece birkaç örneğidir.
Bu cihazlar, kompakt yapıları, güvenilirlikleri, enerji verimlilikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Yarı iletkenler, iletişim, sinyal işleme, hesaplama ve tüketici ile endüstriyel pazarlardaki kontrol uygulamaları gibi elektronik sistemlerin çoğu için anahtar elemanlardır.
Ayrıca, yarı iletkenler transistörlerin üretiminde kullanılırlar ve bu transistörler sayesinde bilgisayarlar ve mobil telefonlar gibi cihazların işlemcileri, yani beyinleri, oluşturulur.
Gelişmiş teknolojiler, transistörlerin boyutlarını nanometrelere kadar küçültebilmiş ve bu sayede milyarlarca transistörü küçük bir silikon çipe sığdırmamızı sağlamıştır. Bu özellikleri ve gelişimleri ile yarı iletkenler, çağdaş teknoloji dünyasını dönüştürmekte ve şekillendirmekte kritik bir rol oynamaktadır.
