شبه موصل

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
ويفر من بلورة أحادية من السيليكون تصنع منها عدة مئات من أشباه الموصلات
وحدة الخلية سيلنيد الزنك ( ZnS).

شبه الموصل أو نصف الناقل (بالإنجليزية: Semiconductor) هو مادة صلبة يتم التحكم في موصليتها الكهربائية بإضافة عناصر أخرى. شبه الموصل تكون مقاومته الكهربائية ما بين الموصلات والعوازل، كما يمكن لمجال كهربائي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل. فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الألكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو، والكمبيوتر وا الهاتف والتلفزيون وأجهزة أخرى كثيرة. والأجزاء الألكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور، والخلايا الشمسية، الصمامات الثنائية، والثنائيات باعثة الضوء، وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون، والدوائر المتكاملة التشابهية والرقمية.

وكما تمثل ألواح الطاقة الشمسية أكبر مثال لأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة، حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.

في الموصلات المعدنية تقوم الألكترونات بنقل التيار الكهربائي، اما في أشباه الموصلات فينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات تتجه إلى القطب الموجب، مصحوبا بسيل من الفجوات (ذات شحنة موجبة) خلال البناء الذري للمادة تتجه إلى القطب السالب. يساعد على تكون تلك الفجوات الإلكترونية الموجبة تشويب المادة الشبه موصلة مثل الجرمانيوم بمشوب من مادة أخرى.

ويستخدم السيليكون لتصنيع مغظم الأجهزة التجارية التي تحتوي على مواد شبه موصلة، كما تستخدم مواد أخرى كثيرة منها الجرمانيوم وزنيخ الجاليوم الثلاثي وكربيد السيليكون. ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل "أصيل". ويتم تحسين التوصيلية، القدرة على توصيل الكهرباء، بإضافة عناصر أخرى تسمى "الشوائب" عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة ومختلفة عن الأصلية وتسمى هذه العملية بعملية التشويب (إضافة شوائب إلى مادة نقية).

البلورة النقية[عدل]

بنية الماس (وحدة خلية).

هي بلورة شبه الموصل التي تتكون من ذرات السيليكون أو الجرمانيوم عن طريق مشاركة كل ذرة بالكترونات التكافؤ الأربعة مع أربع ذرات مجاورة (رابطة تساهمية).

ومن المواد التي تشكل أشباه الموصلات عناصر رباعية التكافؤ، أي أن لكل ذرة 4 إلكترونات تشترك في الروابط مع جيرانها من الذرات. ومن تلك المواد السيليكون النقي والجرمانيوم النقي. وجميع المواد شبه الموصلة تتسم بأن لها في المتوسط 4 إلكترونات تكافؤ. ومنها عناصر المجموعتين III و V. من النظام الدوري للعناصر، مثل سيلينيدالجاليوم GaAs وأنتيمونيد الإنديوم InSb كذلك عناصر المجموعتين II و VI من الجدول الدوري ، مثل سيلينيد الزنك ZnSe وكبريتيد الكادميوم CdS.

التشويب[عدل]

هو نوع من التطعيم وهو إضافة كمية من ذرات مادة معينة إلى بلورة شبه الموصل النقي (تشويب) بنسب تصل إلى (1 : 1.000.000) بهدف زيادة الالكترونات أو الثغرات الإلكترونية في البلورة.

الثغرة الإلكترونية الموجبة[عدل]

هي الفراغ الذي يخلفه الإلكترون المتحرر من ذرته فيترك ثغرة شحنتها موجبة. ويعتمد نقل التيار الكهربائي في شبه الموصل على حركة الإكترونات التي تتحرك في اتجاه المصعد وتتحرك في نفس الوقت الثغرات الموجبة الشحنة إلى القطب السالب ،وهو المهبط.

البلورة غير النقية[عدل]

هي بلورة شبه موصل مشوبة أو مطعمة بذرات من مادة أخرى، أي تكون البلورة مشوبة بذرات عنصر آخر، تغير من خواصها الفيزيائية، مثل التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري، ومدى تأثرها بالمجال المغناطيسي.

شبه الموصل السالب[عدل]

(بالإنجليزية: n-type Semiconductor) بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر خماسية التكافؤ، مثل الزرنيخ.

شبه موصل موجب[عدل]

(بالإنجليزية: p-type Semiconductor) بلورة مادة شبه موصلة مشوبة بذرات عنصر ثلاثي التكافؤ مثل الجاليوم.

الصمام الثنائي[عدل]

(بالإنجليزية: Diode) هي نبيطة تتكون من جزئين أحدهما موجب والاخر سالب (PN Junction).

استخداماتها[عدل]

المعالج الصغير

تلاقي شبه الموصلات تطبيقات متعددة في صناعة الأجهزة الإلكترونية على مختلف وظائفها. ومنها |الدارات المتكاملة ، والمعالج الدقيق Microprocessor والضابط الصغير Microcontroller وغيرها. وهو يعتبر من الأدوات الأساسية في صناعة الإلكترونيات.

وتلاقي حاليا اهتماما كبيرا في مجال استغلال الأشعة الشمسية لتوليد الطاقة الكهربية بواسطة الألواح الضوئية، والخلايا الضوئية.

كما تستخدم كعدادات ومكشافات لقياس الأشعة السينية وأشعة جاما وبديلة لعداد جايجر و عدادات الجسيمات الأولية المستخدمة في فيزياء الجسيمات الأولية.

ونظرا للتقنية الرفيعة في إنتاجها فهي تشكل الشبحساسة في الكاميرات الرقمية، حيث يمكن صناعة عدة ملايين منها في 1 سنتيمتر مربع.

ويستخدم النوع المنتج للضوء منها في لوحات الإعلانات الضوئية.

اقرأ أيضا[عدل]