اشباه الموصلات :

نرى من حولنا الكثير من الاجهزة الألكترونية والتي تعتمد على موصلات للطاقة بداخلها , و يختلف مقدار نقل الطاقة في هذه الاجزاء بأختلاف المواد المصنوعه منها الموصلات.

وبما أن الاجهزة الإلكترونة تحتاج لمقدار معين من الطاقة كي يتعامل مع مكون ما دون أن يتلف هذا المكون بسبب الطاقة العاليه لذلك تم عمل أو صناعة ما يسمى بأشباه الموصلات.

ما هي اشباه الموصلات ومما تمت صناعتها سنتعرف في هذا الموضوع على كل هذا بشكل موجز.

تعريف اشباه الموصلات: Semiconductors:

شبه الموصل أو نصف الناقل هو مادة صلبة ينتقل فيها التيار الكهربائي بصعوبة، يتم التحكم في موصليتها الكهربائية بإضافة عناصر أخرى بكميات ضئيلة. شبه الموصل تكون مقاومته الكهربائية ما بين الموصلات والعوازل. كما يمكن لمجال كهربائي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل. فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تصنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الألكترونيات الحديثة.

استخدامات اشباه الموصلات:

تشمل الراديو والكمبيوتر والهاتف والتلفزيون وأجهزة أخرى كثيرة. والأجزاء الألكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور والخلايا الشمسية والصمامات الثنائية والثنائيات باعثة الضوء ومقومات التيار المتردد التي تعمل بالسيليكون، والدوائر المتكاملة التناظرية والرقمية.

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

الموصلات و أشباه الموصلات:

في الموصلات المعدنية تقوم الألكترونات بنقل التيار الكهربائي، أما في اشباه الموصلات فينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الإلكترونات تتجه إلى القطب الموجب، مصحوبا بسيل من الفجوات holes (ذات شحنة موجبة) خلال البناء الذري للمادة تتجه إلى القطب السالب. يساعد على تكون تلك الفجوات الإلكترونية الموجبة تشويب1 المادة الشبه موصلة مثل الجرمانيوم بمشوب من عنصر آخر.

مواد تصنيع أشباه الموصلات:

ويستخدم السيليكون لتصنيع معظم 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 عنصر أو عناصر أخرى تسمى ( التشويب)

ومعنى التشويب عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكوّن بلورة جديدة ومختلفة عن الأصلي؛ وتسمى هذه العملية بعملية التشويب (إضافة شوائب إلى مادة نقية).

البلورة النقية (شبه الموصل النقي):

هي بلورة شبه الموصل التي تتكون من ذرات السيليكون أو ( الجرمانيوم رقمه الذري 32) عن طريق مشاركة كل ذرة بإلكترونات التكافؤ الأربعة مع أربع ذرات مجاورة (رابطة تساهمية).

أنواع اشباه الموصلات:

تقسم اشباه الموصلات إلى نوعين أساسيين تبعًا لنوع المادة الشائبة، وهما:

أشباه موصلات السالبة (N- type Semiconductor): هي أشباه الموصلات ذات الناقلية الأعلى؛ كونها تحوي كميةً أكبر من الإلكترونات الحرة، أي أن الشائبة المضافة هنا هي شائبة منشّطة.

اشباه الموصلات الموجبة (P-type Semiconductor): هي أشباه الموصلات ذات الناقلية الأقل؛ لأن الشائبة المضافة من النوع المبطئ وبالتالي فالإلكترونات الحرة الموجودة قليلة.5

تصنيع عناصر أشباه الموصلات:

صنيع أجهزة أشباه الموصلات‏ أو تسمى تصنيع أشباه الموصلات هي العملية المستخدمة لإنشاء الدارات المتكاملة (رقائق السليكون) التي تكون موجودة في الأجهزة الكهربائية والإلكترونية المستخدمة في الحياة اليومية , وهي سلسلة متعددة الخطوات من التصوير والمعالجة الكيميائية خلال الخطوات التي يتم إنشاؤها تدريجيا للدوائر الإلكترونية على رقاقة (ويفر) مصنوعة من مواد شبه موصلة نقية. والسيليكون هو من مواد أشباه الموصلات الأكثر شيوعا اليوم، جنبا إلى جنب مع أشباه الموصلات المجمع المختلفة.

الخلاصة لما سبق و بأقلام أخرى:

أحد أهم الاستخدامات اليومية لأشباه الموصلات هو الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفزيون.

في عالم اليوم ، تم استبدال جميع أجهزتنا بأشباه الموصلات – من السيارات إلى المكانس الكهربائية. تعتبر أشباه الموصلات عنصرًا حيويًا في الصناعة وإنتاج الطاقة ، نظرًا لكونها عنصرًا منزليًا شائعًا. إنها حيوية لأنها تمكننا من إنشاء تطبيقات وتقنيات جديدة بطاقة أقل. إن عملية إنتاج مواد أشباه الموصلات معقدة للغاية وتتطلب الكثير من الوقت لتصميم المنتج النهائي وهذا هو السبب في أن الشركات الكبيرة فقط هي التي يمكنها تصنيعها .

وفي الختام :

نأمل بأن نال موقعنا على حسن استمتاعكم

ونتطلع لزياراتكم الدائمة.

و لاستفساراتكم و اقتراحاتكم انقر هنا