أشباه الموصلات - Semiconductors
في جميع سنوات الدراسة الجامعية نسمع بما يسمى أشباه الموصلات أو Semiconductor ، و القسم الاكبر من الطلاب لا تعرف ما هي هذه العناصر.. سنتعرف في هذا المقال على أشباه الموصلات.
إذ يوجد في عالم الالكترونيات عناصر موصلة، عناصر غير موصلة (عازلة)، و عناصر شبه موصلة، سنتكلم عن هذه العناصر بالترتيب.
عناصر موصلة:
و هي التي تحتوي على عدد كبير من الالكترونات التي تساعد على مرور التيار.
عناصر غير موصلة ( عازلة ):
هي التي تحتوي على عدد ضئيل جداً من الالكترونات و يمكن ان تكون منعدمة و لا تمرر تيار.
عناصر شبه موصلة:
تحتوي على عدد من الالكترونات، ليس عدد كبير من الالكترونات الحرة، و لكن أيضاً ليس عدد ضئيل منها، بمعنى أنه لا يمكن القول عنها أنها عناصر موصلة أو عناصر عازلة، لذلك سميت بأشباه الموصلات.
يمكن التوضيح أكثر من خلال التوصيف من ناحية المقاومة "Resistivity"
التوصيف من ناحية المقاومة "Resistivity"
1-العناصر ذات المقاومة الصغيرة جداً تكون موصلة للتيار الكهربائي، مثل: ( الفضة "Silver" ، الذهب "Gold" ، و الكربون "Carbon").2-العناصر ذات المقاومة الكبيرة جداً تكون غير موصلة للتيار الكهربائي (عازلة)، مثل: ( الغلاس "Glass" ، و الكوارتز "Quartz").
3-العناصر ذات المقاومة المتوسطة و التي تسمح بشبه موصل للتيار الكهربائي، مثل: ( الجرمانيوم "Germanium" ، و السيليكون "Silicon").
خصائص أشباه الموصلات
للعناصر أشباه الموصلات عدة خصائص:
لها خصائص كهربائية بين المواد الموصلة و المواد العازلة 'لذلك سميت بالشبه موصلة':
1-تمتلك عديد قليل من الالكترونات الحرة و لذلك لا يمكنها توصيل التيار الكهربائي بدرجة كافية، و لكن يمكن تحسين هذه التوصيلة بإضافة بعض الشوائب التي تزيد من الالكترونات الحرة فيها.
2-تتم إضافة عدد من ذرات الشوائب بنسبة (1) شائب من (10 مليون) شبه موصل بعملية تسمى التطعيم، أي (10 مليون) ذرة من الجرمانيوم أو السيليكون نضيف لها ذرة شائب واحدة.
3-يتم استخدام عنصر شبه موصل كالسيليكون و إضافة شوائب للحصول على بلورة جديدة إما تكون موجبة أو سالبة.
-الزرنيخ أو الأنتيمون ⇐ بلورة سالبة ، أي تزيد عدد الالكترونات.
-الجاليوم أو البورون ⇐ بلورة موجبة ، أي تنقص عدد الالكترونات.
-الجاليوم أو البورون ⇐ بلورة موجبة ، أي تنقص عدد الالكترونات.
في كلا الحالتين تقوم الالكترونات بالمرور بشكل مريح و سهل لأن البلورات الموجبة بحاجة الى الكترونات لتقليل الفائض من الثقوب التي سببتها الشوائب، و البلورات السالبة يضاف لها سالب و يكون فيها فيض من الالكترونات.
توضيح عملية التطعيم ( عند إضافة شائب لشبه موصل )
-يبين الشكل التالي بلورة سيليكون نقية و مستقرة و التي تتكون من خمس ذرات سيليكون و بلورة سيليكون مشوبة بالانتيمون .
هنا تمت عملية التطعيم بإزالة ذرة سيليكون و إضافة ذرة انتيمون عوضاً عنها، و بالتالي تتفاعل ذرة الانتيمون مع اربع ذرات سيليكون، إذ يتشكل إلكترون فائض من الانتيمون و يؤدي الى خلق الكترون حر يمكنه خلق تيار كهربائي و بالتالي تتحول بلورة السيليكون النقية و المستقرة الى بلورة سالبة مشوبة.
-يبين الشكل الآتي بلورة سيليكون نقية و مستقرة و بلورة سيليكون مشوبة بالبورون.
إذ تتحول بلورة السيليكون النقية و المستقرة الى بلورة موجبة مشوبة لأن عدد الالكترونات أقل من اللازم.
ماذا تعني ذرة سيليكون نقية ومستقرة؟
نقول عن أي بلورة أنها نقية إذا كانت جميع ذراتها من نفس النوع،
و مستقرة أي أنها في حالة ثبات ولا تحتاج إلى انتزاع أو إضافة الكترونات.
-ملاحظة: عند دمج كلا البلورتين ( الموجبة و السالبة ) نحصل على ديود.
بعض تطبيقات أشباه الموصلات
1- الديود 2- الترانزستور 3- الثايروستور 4- التراياك 5- الداياك 6- الدارات المتكاملة
لا تنسوا دعمنا بتعليق، و الاشتراك بصفحاتنا على مواقع التواصل الاجتماعي...
إذا كان لديكم أي استفسار يمكنكم الاتصال بنا..
شارك المقال لتعمّ الفائدة💙
تعليقات
إرسال تعليق
إذا استفدت من المقالة ادعمنا بتعليق..
إذا لم تستفِد اتصل بنا لمساعدتك..
إذا كان لديك أي سؤال أكتبه بتعليق..