السلام عليكم جميعا
موضوعنا اليوم عن أشباه الموصلات ما هي؟ و ما أهميتها؟ و ما أهم تطبيقاتها؟
كلنا نعرف أن التيار الكهربائي هو سيل من الإلكترونات؛ فكلما كان هناك عدد أكبر من الإلكترونات المتحركة، كان التيار الكهربائي أكبر. لذلك، فإن المواد التي تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة تكون موصلة جيدة للكهرباء، مثل المعادن. على الجانب الآخر، تكون المواد التي تحتوي على عدد قليل جدًا من الإلكترونات الحرة عازلة، مثل الزجاج والبلاستيك، حيث لا يمكن للإلكترونات التحرك بسهولة.
أما أشباه الموصلات، فإنها تقع بين هذه الحالتين. تحتوي أشباه الموصلات على عدد من الإلكترونات التي تسمح لها بتوصيل التيار الكهربائي، لكن هذا العدد يكون أقل مما هو موجود في الموصلات وأكثر مما هو موجود في العوازل.
فأشباه الموصلات هي مواد تقع بين المواد الموصلة و العازلة و من أشهر الأمثلة عليها و أهمها .. السيليكون
# ثانيا: ما هي أهميتها؟
تكمن أهمية أشباه الموصلات في أنها الأساس في الأجهزة الإلكترونية .. فمنها تُصنَّع أهم قطع الأجهزة الإلكترونية مثل (الترانزستور الذي يعد أهم أسس الكمبيوتر, المعالجات, خلايا الطاقة الشمسية, الديود, الذاكرة RAM و ROM, مصابيح LED, ...)
لكن لماذا نستخدمها هي تحديداً في هذه الصناعات؟
يوجد في أشباه الموصلات ميزات لا تتوافر عند غيرها من المواد مثل :
- القدرة على التحكم في توصيلها للكهرباء : من خلال وضع شوائب فيها و هذه الشوائب تزيد من قدرتها على توصيل الكهرباء فنحن نتحكم بقدرتها على توصيل الكهرباء من خلال كمية الشوائب التي نضيفها و تسمى علمية إضافة الشوائب بالتطعيم التي سنتحدث عنها لاحقاً في هذا المنشور
- الحجم الصغير : يمكن ضغط كمية من أشباه الموصلات في شريحة صغيرة ما يقلل حجم الأجهزة الإلكترونية بشكل عام
- السعر : تعتبر أشباه الموصلات أرخص من غيرها في الإنتاج .. و أظن بأن هذه أهم ميزة لمنتجيها
*هذا جزء من تلك الميزات و بالطبع يوجد ميزات أخرى
# ثالثاً: ما هي عملية التطعيم (أهم عملية في أشباه الموصلات)
قلنا بأن أول ميزة في أشباه الموصلات هي قدرتنا على التحكم في توصيلها للكهرباء و تتم هذه العملية من خلال إضافة شوائب و أن عملية الإضافة هذه تسمى التطعيم
تكمن العملية في إضافة عدد من الذرات تزيد من عدد الإلكترونات أو الفجوات
فمثلاً في ذرة السيليكون إن قمنا بإضافة ( الزرنيخ or الأنتيمون or الفسفور) فسيزيد عدد الإلكترونات ما يجعل الذرة سالبة (N-Type)
أما إن قمنا بإضافة ( الجاليوم or البورون) فسيزيد عدد الفجوات فتصبح ذرة موجبة (P-Type)
لتوضيح الفكرة هذا هو شكل السيلكون (لديه 4 إلكترونات و يقوم بعمل روابط تساهمية مشتركة مع الذرات الأخرى)
لكن إن قمنا بإضافة البورون الذي يزيد عدد الفجوات (يقل عدد الإلكترونات)
سترى أن البورون يمتلك 3 الكترونات فيرتبط مع 3 ذرات سيلكون .. و لكن مكان الذرة الرابعة يكون هناك فجوة (لا يوجد إلكترون) و نعتبر بأن الفجوة شحنة موجبة .. فما يحصل هنا أنه لكل ذرة بورون نقوم بإضافتها يكون هناك فجوة موجبة في المقابل ما يزيد من قدرة المادة على التوصيل الكهربائي
و كمثال أخر ذرة الفسفور التي تحتوي على 5 إلكترونات في الفلك الأخير
فما سيحصل هنا هو أن ذرة الفسفور التي لديها 5 الكترونات سترتبط مع 4 ذرات سيليكون ما يعني ارتباط 4 الكترونات .. فسيتبقى الكترون واحد لم يرتبط بشي فيعتبر الكترون حر يزيد من توصيل الكهرباء في المادة
فلكل ذرة فسفور نضيفها يوجد إلكترون حر واحد
أتمنى أن تكون الفكرة قد وصلت لك و لكن لدي سؤال و أتمنى أن ارى إجابته
لماذا نعتبر أن ذرة البورون و الفسفور ترتبط ب 4 ذرات سيلكون دائماً .. أليس من الممكن ان ترتبط ذرة البورون ب 3 ذرات سيلكون فقط ما يمنع نشوء أي فجوات أو أن ترتبط ذرة الفسفور ب 5 ذرات سيليكون ما يمنع وجود أي إلكترونات حرة ؟
في الحقيقة كنت أنوي أن اقوم بالتحدث عن ما هو الدايود كمقدمة بسيطة و لكنك تحتاج قبل ذلك لفهم ما هي أشباه الموصلات
فلذلك قمت بكتابة هذه المقدمة البسيطة
التعديل الأخير بواسطة المشرف:
