اشباه الموصلات Semiconductors

ماهي اشباه الموصلات ؟ وكيف كانت اشباه الموصلات Semi-conductors سبب في ثورة الالكترونيات ؟ كل ذلك تتعرف عليه بالشرح وكيف تم الحصول على البلورة الموجبة P-type والبلورة السالبة N-type منها

اشباه الموصلات Semiconductors
اشباه الموصلات Semiconductors

إذا قمت بفحص كابل الموبيل الذي تقوم بإستخدامه لشحن هاتفك المحمول، او لتوصيله بالكومبيوتر؛ سوف تجد انه يحتوى سلك من المعدن بداخله .. قد يكون من النحاس مثلا. وسوف تجد ايضا مادة عازلة حول السلك.. وقد تكون من البلاستيك مثلا. استخدمت هذه المادتين (النحاس والبلاستيك) مع بعض حيث لك واحد منهم وظيفة مختلفة. كما موضح في الصورة التالية

شكل الكابل (السلك) من الداخل

استخدم السلك و المصنوع من النحاس ليقوم بعملية توصيل الكهرباء من الشاحن إلى الهاتف.. وذلك لآن النحاس له خاصية التوصيل الكهربي. وتم استخدام البلاستيك ليكون عازل للسلك من اي تأثير خارجي وحماية الإنسان ايضا.. وذلك لآن مادة البلاستيك هي مادة عازلة ولا تقوم بالتوصيل الكهربي.

لذلك صنفة المواد طبقا لخواصها الفيزيائية التي خلقها الله عليها. فمنها المواد الموصلة Conductors مثل: ( النحاس ، الفضة ، الألومنيوم .. وباقي المعادن والمواد الاخرى).

وتوجد المواد الغير موصلة (او العازلة) Insulators مثل: (البلاستيك ، الورق ، المطاط .. وباقي المواد الاخرى). وتوجد ايضا اشباه الموصلات Semi-conductors والتي كانت سبب في ثورة الالكترونيات وصناعة مكونات الدائرة الإلكترونية وهذه المواد مثل: (السيليكون والجرمانيوم).. وهذا هو موضوعنا اليوم.
سؤال
سؤال الأن يدور في ذهنك هو:
 كيف كانت اشباه الموصلات Semi-conductors سبب في ثورة الالكترونيات ؟

قبل الرد على سؤالك نحتاج إلى التعرف على المواد الشبه الموصلة و خواصها.

التعرف على اشباه الموصلات Semi-conductors

المواد الموصلة: هي موصلة للكهرباء وذلك لصغر قيمة مقاومتها والمقصود هنا بـ "مقاومتها" اي المقاومة النوعية لهذه المواد وذلك يرجع إلى تركيبها الذري والذي يحتوى على عدد كبير من الالكترونات (-) الحرة في المدار الخارجي لذرتها، فتسمح هذه الالكترونات بمرور التيار الكهربي عند وضعها تحت جهد كهربائي.

والمواد الغير موصلة: ليست موصلة للتيار الكهربي وذلك لكبر قيمة المقاومة النوعية لهذه المواد، ويرجع هذا ايضا لتركيبها الذري حيث ان ذرتها لا تحتوى على الكترونات (-) حرة في المدار الخارجي لها، مم لا يسمح بمرور التيار الكهربي.

اما.. 

المواد الشبه موصلة او اشباه الموصلات : مقاومتها النوعية متوسطة وهي ليس صغيرة مثل مقاومة المواد الموصلة، ولا هي كبيرة مثل مقاومة المواد الغير موصلة، ويرجع هذا الى ان اشباه الموصلات تحتوي في المدار الخارجي لذراتها على عدد قليل من الالكترونات الحرة، ولكن هذه الالكترونات لا تؤهلها لأن تكون من المواد الموصلة.

 ومن هذه المواد الشبه موصلة عنصر او مادة السليكون Silicon و الجرمانيوم Germanium. السليكون والجرمانيوم في صورتيهما النقية أقرب إلى المواد الغير موصلة (العازلة)، ولكن بعد أن تضاف إليهم بعض الشوائب يصبحان كأشباه موصلات.

مميزات وخصائص اشباه الموصلات Semi-conductors

  • مقاومتها النوعية متوسطة ؛ مم يجعلها ذو خصائص كهربائية.
  • إمكانية تحسين التوصيلية الكهربائية لها بإضافة لها شوائب من مواد اخرى.
  • الحصول منها على البلورة السالبة N-type والبلورة الموجبة P-type وذلك بإضافة لها شوائب من مواد اخرى مثل الأنتيمون والبورون.
وهنا الرد على السؤال الذي طرحنها او الذي طرحته انت:
 كيف كانت اشباه الموصلات Semi-conductors سبب في ثورة الالكترونيات ؟

وهو انه بعد إضافة لمادة من هذه المواد كالسيليكون شوائب من مواد اخرى مثل الأنتيمون.. استطاع العلماء الحصول على البلورة السالبة N-type والتي تحتوى على عدد كبير من الالكترونات (-) الحرة. وبإضافة شوائب من مادة البورون لذرات السليكون إستطاع العلماء الحصول على البلورة الموجبة P-type والتي تحتوى على عدد كبير من الفجوات (+). وتسمى هذه العملية بالتطعيم Junction.

و بناءا عليه تم صناعة الترانزستور وباقي المكونات الالكترونية الاخرى التي كانت ثورة حين ذاك في عالم الالكترونيات. والتي يتم تطويرها الى اليوم حتى ظهرت لنا الدوائر المتكاملة والرقائق الالكترونية التي يتم برمجتها والتي ساعدت على انتاج وتصميم الحواسيب والاجهزة الرقمية. ومن التطبيقات على استخدام اشباه الموصلات لصناعة عناصر ومكونات الدائرة الالكترونية..

تطبيقات اشباه الموصلات في مكونات الدائرة الالكترونية



سؤال
ولكن كيف يتم الحصول على P-type و N-type من اشباه الموصلات ؟
عندما اتوا العلماء بقطعة من مادة السيليكون النقي وجدوا ان ذرات مادة السيليكون تتحد مع بعضها من خلال رابطة تسمى بالرابطة التساهمية وساعدت هذه الرابطة في إستقرار ذرات مادة السيليكون. ولتفسير هذا الأمر .. دعنا نلقى نظرة عليها:

ذرة السيليكون تحتوى في مدارها الأخير على 4 الكترونات وهذا لا يجعلها مستقرة ولكي تصبح مستقرة يجب ان يحتوى مدارها الاخير على 8 الكترونات. وبنأءاً على ذلك فإن كل ذرة تشارك الأربع ذرات التي حولها بالإلكترونات الأربع مكونة لي الرابطة التساهمية. (كما موضح في الصورة التالية)

اتحاد ذرات السيليكون مع بعضها مكونة بلورة السيليكون


الحصول على البلورة السالبة N-type

ولكي تتحول بلورة السيليكون النقية إلى مادة قابلة للتوصيل فإنه يتم إضافة لها شوائب من مواد اخرى وتسمى هذه العملية بالتطعيم Junction. و بعد اضافة شوائب من مادة مثل الأنتيمون (Sb) إلى بلورة السيليكون فإن ذرة الانتيمون تتحد مع ذرات السيليكون ويتشاركوا الالكترونات الحرة (-) في المدار الخارجي لكل من الأنتيمون والسيليكون.

وكما نعلم بأن ذرة السيليكون تحتوى في مدارها الاخير على 4 الكترونات ، وذرة الانتيمون تحتوى في مدارها الاخير على 5 الكترونات ، 4 منهم يتحدوا مع اربع ذرات سيليكون ويتبقى الكترون واحد حر (-)Free Electron. والصورة التالية توضح هذه العملية
الحصول على البلورة السالبة N-type من بلورة السيليكون النقية



فنحن هنا نتكلم عن الذرات ولكن مع تكرار هذه العملية بالملايين في عينة صغيرة جدا ؛ فنحصل على عدد كبير من الالكترونات الحرة .. وهذه الالكترونات الحرة تكون لي البلورة السالبة N-type.

الحصول على بلورة الموجبة P-type 

وعندما قاموا العلماء بتكرار هذه العملية ولكن هذه المرة بإضافة شوائب ثلاثية التكافؤ (ثلاث الكترونات في المدار الخارجي لذرتها) كمادة البورون (B) إلى بلورة السيليكون ؛ فإن ذرة البورون تتحد مع ذرات السيليكون ويتشاركوا الالكترونات الحرة (-) في المدار الخارجي لكل من البورون والسيليكون. 

و ذرة السيليكون تحتوى في مدارها الاخير على 4 الكترونات ، وذرة البورون تحتوى في مدارها الاخير على 3 الكترونات ، و بنفس الأسلوب تتحد ذرة البورون مع اربع ذرات من السيليكون لتكوين الرابطة التساهمية ،ولكن ذرة البورون تحتوى على ثلاث الكترونات فقط في مدارها الخارجي ، ومن هنا تنتج الفجوة (Hole) وهي فقد في الالكترونات. كما موضح في الصورة التالية

الحصول على البلورة السالبة P-type من بلورة السيليكون النقية


فنحن هنا ايضا نتكلم عن الذرات ولكن مع تكرار هذه العملية بالملايين في عينة صغيرة جدا ؛ فنحصل على عدد كبير من الفجوات Hole)) والتي تمثل الشحنة الموجبة التي لها القدرة على جذب الإلكترون.. وهذه الفجوات تكون لي البلورة الموجبة P-type

وبإستخدام البلورة الموجبة P-type والبلورة السالبة N-type مع بعضهم ادى إلى اكتشاف وتصميم الدايود والترانزستور .. وباقي المكونات الاخرى.


ويمكنك ايضاً تعزيز فهمك لإشباه الموصلات بفيديو لشرح م.وليد عيسى:
دورة الالكترونيات العملية: اشباه الموصلات Semiconductors

دورة الالكترونيات العملية: اشباه الموصلات Semiconductors

دورة الالكترونيات العملية - المحاضرة 25 - اشباه الموصلات
مشاهدة المحاضرة


تعليقات

الاسم

اجهزة ومعدات,5,ادوات المعمل الالكتروني,11,اساسيات الكهرباء والالكترونيات,13,اسلحة حربية,6,الة حاسبة الكترونية,9,الدورات التعليمية,9,الطاقة الشمسية,4,الكترونيات من الماضي,1,برنامج,14,تكنولوجيا,24,حساسات ومستكشفات,17,دائرة الكترونية,74,دوائر ارسال واستقبال,2,دوائر الانذار والامان,22,دوائر التايمر 555,20,دوائر الشحن والتغذية,22,دوائر الصوت,8,دوائر الضوء,6,دوائر الفحص والتشغيل,17,دوائر تكبير ومضاعفة الجهد,2,دوائر منظمات الجهد,15,دوائر Op-Amp,12,دورة الاتصالات اللاسلكية,7,دورة الاردوينو,14,دورة الاردوينو وبرنامج اللابفيو,7,دورة الالكترونيات العملية,44,دورة الانظمة المدمجة,32,دورة الميكروكنترولر,27,دورة متحكمات AVR وبرمجتها,19,روبوت,9,سؤال وجواب,4,صيانة,2,طائرة,6,فيديو تكنولوجيا,4,كاميرات المراقبة,9,كتاب,33,كتاب بالإنجليزية,5,كتاب بالعربية,28,كورس اساسيات الالكترونيات بالانجليزية,40,مقالات تعليمية,16,ملفات المحاضرين,5,منهج سعودي,2,مواضيع الزوار,2,هندسة الكهرباء,1,
rtl
item
الكترونيك بابل . هندسة الالكترونيات: اشباه الموصلات Semiconductors
اشباه الموصلات Semiconductors
ماهي اشباه الموصلات ؟ وكيف كانت اشباه الموصلات Semi-conductors سبب في ثورة الالكترونيات ؟ كل ذلك تتعرف عليه بالشرح وكيف تم الحصول على البلورة الموجبة P-type والبلورة السالبة N-type منها
https://2.bp.blogspot.com/-ccOf5Q4TU3A/WqTsdlXRnkI/AAAAAAAABLU/FQO5RckbOB8TMBha6KfhsYBvRh8q6t3egCK4BGAYYCw/s1600/semiconductors.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-ccOf5Q4TU3A/WqTsdlXRnkI/AAAAAAAABLU/FQO5RckbOB8TMBha6KfhsYBvRh8q6t3egCK4BGAYYCw/s72-c/semiconductors.jpg
الكترونيك بابل . هندسة الالكترونيات
https://www.electronicbub.com/2018/03/semiconductors.html
https://www.electronicbub.com/
https://www.electronicbub.com/
https://www.electronicbub.com/2018/03/semiconductors.html
true
8451621482021913266
UTF-8
تحميل كل المقالات لا توجد اي مقالات مشاهدة الكل اقراء المزيد الرد حذف الرد حذف بواسطة الرئيسية الصفحات المقالات مشاهدة الكل مواضيع مشابهة.. القسم الارشيف بحث جميع المقلات لايوجد اي مقلات مشابه مع البحث رجوع للرئيسية الاحد الاثنين الثلاثاء الاربعاء الخميس الجمعة السبت الاحد الاثنين الثلاثاء الاربعاء الخميس الجمعة السبت يناير فبراير مارس ابريل مايو يونيو يوليو أغسطس أغسطس اكتوبر اكتوبر ديسمبر يناير فبراير مارس ابريل مايو يونيو يوليو أغسطس سبتمبر اكتوبر نوفمبر ديسمبر الان منذ دقيقة واحدة $$1$$ minutes ago منذ ساعة واحدة $$1$$ hours ago الامس $$1$$ days ago $$1$$ weeks ago منذ اكثر من 5 اسابيع المتابعين تابعنا محتوى مميز لكي تستطيع الغاء القفل, شارك نسخ كل الكود تظليل كل الكود تم نسخ كل الكود Can not copy the codes / texts, please press [CTRL]+[C] (or CMD+C with Mac) to copy