أشباه الموصلات واستخداماتها

أشباه الموصلات واستخداماتها، تعد أشباه الموصلات من أهم العناصر التي يجب التعرف عليها لعلاقتها المباشرة في مجال الدوائر الإلكترونية.

حيث ظهرت أشباه الموصلات بعد الثورة الصناعية لأهميتها في أداء دورها بالدوائر الإلكترونية، وأشهرها هي الدايود والترانزستور والموسفت والترياك والدياك والعديد من القطع التي تعتمد بشكل كبير على أشباه الموصلات، تستخدم بكثرة في الانفرترات والألواح الشمسية والمحولات والشواحن واللوحات الإلكترونية.

تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة ماهية أشباه الموصلات (المواد شبه الموصلة) واستخداماتها.

المقاومة النوعية للتوصيلية

من المعلوم أن كل موصل له مقاومة نوعية معينة، وكلما قلت قيمة المقاومة زاد قدرته على توصيل التيار الكهربائي بشكل أفضل، والعكس.

تعريف أشباه الموصلات (Semiconductors)

هي مواد تقع بين المواد العازلة والمواد الموصلة في السماح للشحنات بالحركة من خلالها. ومن الأمثلة عليها السيليكون والجرمانيوم، وبإضافة بعض الشوائب عليها كالبورون أو الفوسفور من أجل زيادة توصيلها بشكل أفضل.

خصائص أشباه الموصلات

• يحتوي على خواص كهربية معينة تجعلها بين المواد الموصلة والمواد العازلة.
• يمكن تحسين هذه التوصيلية وذلك بإضافة بعض الشوائب (التطعيم) كالبورون أو الفوسفور لزيادة توصيلها بشكل أفضل من السابق.
• باستخدام عنصر شبه موصل مثل السيليكون، وبإضافة شوائب، نحصل على بلورة موجبة أو بلورة سالبة.

أنواع أشباه الموصلات

• أشباه الموصلات الموجبة:

يمكن الحصول على بلورات موجبة بإضافة مادة الغاليوم (AG) أو البلورات (B) على عنصر السيلكون النقي. وبالتالي ينتج ما يسمى بالفجوات وهي قليلة الإلكترونات.

• أشباه الموصلات السالبة:

يمكن الحصول على بلورات سالبة بإضافة مادة الزرنيخ أو الانتيمون على عنصر السيلكون النقي. وبالتالي ينتج ما يسمى بالإلكترونات الحرة القابلة لإنشاء وتحريك التيار الكهربائي.

ذرات السيليكون النقي

أن جزئيات السيليكون النقي يتكون من خمس ذرات أو بلوات شبه موصلة، حيث تكون في الحالة الطبيعية نقية ومستقرة (أي لا يعمل على إنشاء أو تحريك تيار كهربائي).

يحتوي ذرة السيليكون على 14 بروتون في النواة، إما الجرمانيوم يحتوي على 32 بروتون.

لذلك وجب إضافة بلورة سالبة أو بلورة موجبة كالتالي:

البلورة السالبة (N-Type):

لكي تحول البلورة النقية والمستقرة إلى مادة قابلة للتوصيل، نعمل على تطعيمها بمادة شائبة مثل الانتيمون (SB) أو الفوسفور (P)، وذلك بإضافة الانتيمون مكان ذرة سيليكون، حيث يتفاعل ذرة الانتيمون مع ذرات السيليكون المحيطة به، وينتج عن هذا التفاعل إلكترون حر؛ وبهذا الأسلوب يزداد عدد الإلكترونات الحرة (السالبة)، وتتحول المادة إلى بلورة سالبة.

البلورة الموجبة (P-Type):

بنفس الأسلوب مع البلورة السالبة، يتم إضافة مادة شائبة مثل البورون (B) مكان ذرة سيليكون، حيث يتفاعل ذرة البورون مع ذرات السيليكون المحيطة به، وينتج عن هذه التفاعل إلكترون ناقص يمثل فجوة يمكنها استقبال إلكترون، وتصبح الفجوات الموجبة مسئولة عن توصيل التيار الكهربائي.

استخدامات أشباه الموصلات

تستخدم بشكل عام في صناعة القطع الإلكترونية واللوحات الشمسية والبطاريات واللوحات الإلكترونية.

وفي الختام نكون قد وصلنا لنهاية مقال أشباه الموصلات واستخداماتها المدعم بالشرح والصور التوضيحية.

المصادر والمراجع

• فولتيات ومواقع أخرى.