Eşbağlanma (Covalent Bonding)
Resim 1: Bir tipik kristal yapıya ait 3-boyutlu reim.
Eşbağlanma (Covalent Bonding)
Her atomun kimyasal aktivitesi dış kabuklarda bulunan elektronlarının sayısına bağlıdır. Eğer söz konusu kabuk tam dolu ise, atom çok kararlıdır ve başka kristallerin atomlarına bağlanma eğilimi zayıftır. Sadece dış kabuğunda sekiz elektron bulunan atomlar kimyasal olarak pasiftir ( Elemanlar periyodik çizelgesi Ana grup VIII = Halojen). Eğer bu kabuktaki elektron sayısı sekizden daha az ise atomun kimyasal aktivitesi artar. Bazı atomlar o elemana ait tipik yapıları, kristalleri oluştururlar. Kristal, aynı malzeme veya elemana ait atom veya moleküllerinin üç boyutlu ve periyodik dizildiği yapı birimlerinden (yani kristal kafesten) meydana gelen bir homojen yapıya verilen addır. Resim.1 de atomların küçük kürelerle temsil edildiği tipik bir kristal yapı görülüyor. Küreler arasındaki çubuklar atomlar arasındaki bağlantıyı sembolize etmektedir.
Silisyum ve germanyum elektronikte en çok kullanılan yarıiletken elemanlardır. Her iki elemanın atomik yapıları ve kimyasal davranışları birbirine çok benzer ve her ikisinin de dış kabuğunda dört adet valans elektronu bulunur. Germanyum atomları bir kafes içerisinde, her bir atomun diğer dört atomla gruplaşacağı biçimde dizilmişlerdir. Böylece her bir bağ elektronu, komşu atomun bağ elektronu ile bir elektron-ikilisi oluşturur. Bu elektron-ikilileri germanyum atomları arasında çok sıkı bir bağlantıya sebep olurlar. (Resim.2 ye bakınız: Aslında germanyum atomlarının üç boyuttaki dizilişi gösterilmeli idi. Ancak bu iki boyutlu resimde yeterli bir fikir vermektedir.) Atomların dış kabuğunu sekiz elektronla doldurmak için kristaldeki bağ elektronları ortak olarak kullanılmaktadır.
Resim 2: Bir germanyum kristalinin iki boyutlu gösterim.
Resim.2 hiç bir ısı enerjisinin verilmediği, sükunet hali dediğimiz, atomların en düşük enerji seviyesinde bulunduğu bir germanyum kristal yapısını gösteriyor. Resimde germanyum atomları büyük dairelerle, bağ elektronları ise küçük dairelerle sembolize edilmişlerdir. Bu kristaldeki her bir atom diğer dört atomla bağlanmış olduğundan serbest yük taşıyıcıları mevcut değildir. Bu durumda germanyumun bir yalıtkan olduğunu söyleyebiliriz. Bir belirli en küçük enerji verilmesi durumunda (ısıl olarak: saf germanyum için yaklaşık 50°C) bazı bağ elektronları kafesten kopar ve kristal içerisinde rasgele dolaşan iletim elektronları haline gelirler.