İletken ve yalıtkan maddeler nedir? İletkenlik ve yalıtkanlık nedir?
İletken malzemeler; en dış yörünge kabuğunda, bağlı bulunduğu atomdan kolayca ayrılarak serbestçe dolaşabilen en az bir ‘değerlik’ (‘valens’) elektronu olan atomlardan oluşur. Malzemeye iletkenlik özelliğini, bu; serbestçe dolaşarak yük taşıyıcı görevi yapabilen elektronlar verir. Benzer şekilde, malzemenin bir tarafı ısıtıldığında, bu hareketli elektronlar kinetik enerjilerindeki artışı, malzemenin diğer bölgelerine taşıyıp, uğradıkları çarpışmalar sonucunda oralara aktarırlar. Metallerin ısı ve elektrik iletkenliği, bu yüzden yüksektir. Değerlik elektronlarının sayısı ne kadar fazla, iyonlaşma enerjileri ne kadar düşükse; metalin yapısı o kadar iletken olur.
Yarıiletken maddeler; saf halde iken yalıtkan olmakla beraber, yapılarına başka bir elementin atomlarından az miktarda (‘safsızlık’) katılması halinde yük taşıyıcıları oluşturabilen maddeler. Örneğin n tipi yarıiletkenler, silikon gibi dört tane değerlik elektronuna sahip bir elementin kristal halinin, fosfor ya da arsenik gibi beş tane değerlik elektronuna sahip elementlerle katkılanması sonucunda elde edilir. Katkı atomunun değerlik elektronlarından dördü, civardaki dört silikon atomuyla paylaşılırken, boşta kalan beşincisi, eksi yük taşıyıcısı haline gelerek, aksi halde yalıtkan olan silikon kristale bir miktar iletkenlik kazandırır. Eğer katkılamada, boron ya da galyum gibi üç tane değerlik elektronuna sahip bir element kullanılırsa, p tipi yarıiletken elde edilir. Çünkü, katkı atomundaki üç değerlik elektronu, civardaki dört silikon atomundan üçüyle bağ oluştururken, dördüncü silikon atomu, bir elektron eksikliğiyle karşı karşıya kalmıştır. ‘Deşik’ de denilen bu elektron eksikliği, artı yüklü bir bölge gibi davranır ve komşu bağları oluşturan elektronlardan birisi bu deşiğe düştüğünde, deşik, elektronun geldiği konuma kaymış gibi göründüğünden, yer değiştirmiş olur. Dolayısıyla, deşikler de artı yük taşıyıcıları gibi davranarak, aksi halde yalıtkan olan silikon kristaline bir miktar iletkenlik kazandırırlar.
Yalıtkan maddelerde ise, atomlarından kolayca ayrılarak elektrik yükü ve kinetik enerji taşıma işlevini yerine getirecek ‘değerlik elektronları’ bulunmuyor.
Üzerinden geçen elektrik akımına karşı maddelerin gösterdiği kolaylık iletkenliktir. Bir madde elektrik akımına karşı ne kadar az direnç gösterirse o kadar iyi iletkendir. Maddelerdeki elektrik akımı iletkenliği elektronların hareketi ve iyonların hareketi ile ilgilidir. Elementlerden metaller elektrik akımını iletir, ametaller iletmez İyonik bağlı katı kristaller elektrik akımını iletmezler. Bunlar sıvı hâlde ve sulu çözelti hâlinde elektrik akımını iletirler.
