الموضوع هو تعبير عن أشباه الموصلات، وأشباه الموصلات مصنوعة من مواد صلبة يصعب من خلالها تدفق التيار الكهربائي، وتضاف كميات صغيرة جدًا من العناصر الأخرى للتحكم في توصيلها الكهربائي.
تعتمد الإلكترونيات الحديثة أيضًا على أشباه الموصلات وتستخدم بشكل متكرر في الوحدات الشمسية لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
جدول المحتويات
موضوع تمهيدي التعبير عن أشباه الموصلات
لقد أحدث اكتشاف أشباه الموصلات ثورة في مجال تصنيع الأجهزة الإلكترونية وأصبح لا غنى عنه نظرًا لأهميتها القصوى في حياتنا.
جميع الأجهزة التي نستخدمها في حياتنا هي في الأساس أشباه موصلات وسنتعرف على بعض المعلومات حول أشباه الموصلات وأنواعها المختلفة واستخداماتها وتاريخها في هذه المقالة.
راجع أيضًا: ابحث عن أي من العناصر التي تذهب إلى صناعة الإلكترونيات
بعض المعلومات عن أشباه الموصلات
- تتميز أشباه الموصلات بقدرة وسيطة على توصيل الكهرباء، حيث تقع بين المواد التي توصل الكهرباء والمواد التي تعزل الكهرباء.
- تتغير الموصلية الكهربائية للمواد مع زيادة درجة حرارتها أو انخفاضها.
- كما أنها تتأثر بكمية الضوء الساقط عليها، والاختلاف في الجهد الكهربائي عليها، وكمية الشوائب التي تحتويها.
- من خلال إجراء بعض التعديلات الصغيرة على هذه العوامل، يمكننا الحصول على أنواع ممتازة.
- موصلات التيار الكهربائي أو الموصلات التي لا تجري تيارًا كهربائيًا.
- كما أنه يتميز بالكفاءة العالية عند استخدامه في قطاعات الطاقة المختلفة وسعره المنخفض.
- يستخدم بشكل شائع في صناعة الأجهزة الإلكترونية مثل الترانزستورات.
- يمكن أن يتكون أشباه الموصلات من مادة واحدة مثل الجرمانيوم أو السيليكون.
- أو يمكن أن يكون مركبًا مكونًا من مادتين أو أكثر، مثل سيلينيد الكادميوم.
- أشباه الموصلات هي موصلات بطيئة للتيار الكهربائي، لذلك يضيف العلماء بعض الشوائب لتنشيط موصلية التيار الكهربائي فيها.
- تعتبر أشباه الموصلات من أهم قطاعات التكنولوجيا في جميع أنحاء العالم وتنشط في جميع القطاعات الاقتصادية تقريبًا.
- كان له تأثير كبير على الاقتصاد العالمي على مدى الخمسين سنة الماضية
- يظهر هذا التأثير أمامنا بأعداد كبيرة جدًا، وهو أمر غريب كما ذكرت مؤسسة (Simsmeter).
- في صناعة أشباه الموصلات، تمثل صناعة أشباه الموصلات أكثر من 25٪ من اقتصاد الولايات المتحدة.
- وذلك في الفترة ما بين 1960 و 2007 حيث يقدر حجم الأعمال السنوي بـ 300 مليار دولار أمريكي.
- أحد الأسباب الرئيسية لأهمية أشباه الموصلات هو الاستخدام المتزايد للهواتف الذكية من قبل البشر.
- والتي تدخل بشكل رئيسي في صناعة أشباه الموصلات، مما زاد من أهميتها.
- مع الاستخدام المتزايد للهواتف، وتوفير خدمات الشبكات الاجتماعية والإنترنت، أصبح الناس لا غنى عنهم في يومهم.
تاريخ أشباه الموصلات
- تم استخدام أشباه الموصلات لأول مرة في عام 1782 واستخدمها أليساندرو فولتا لأول مرة.
- ثم، في عام 1833، لاحظ فاراداي انخفاضًا في المقاومة الكهربائية لكبريتيد الفضة مع درجة الحرارة.
- في عام 1874 اكتشف كارل براون تأثير الصمام الثنائي لأشباه الموصلات.
- لقد لاحظ أنه عندما تتلامس بلورة galena مع نقطة معينة، فإن التيار يتدفق بحرية في اتجاه واحد فقط.
- ثم اخترع أول جهاز شبه موصل يستخدم للكشف عن موجات الراديو.
- بواسطة Jadgadis Chandra Bose في عام 1901 وحصل على براءة اختراع لهذا الاكتشاف.
- ثم اخترع الترانزستور في عام 1947 من قبل والتر براتين وجون باردين وويليام شوكلي.
- هو جهاز مصنوع من مواد شبه موصلة ثم درسه محمد عطالله.
- شركة Bell Laboratories مملوكة لشركة Silicon Semiconductors.
- كان ذلك في الخمسينيات واقترح طريقة جديدة لصنع جهاز أشباه الموصلات.
- طلاء رقاقة سيليكون بأكسيد السيليكون حتى تشكل طبقة عازلة تسمح للتيار باختراق مادة السيليكون الموصلة.
أنواع أشباه الموصلات
هناك نوعان من أشباه الموصلات يتميزان بنوع الشوائب المضافة:
- أشباه الموصلات السالبة، وتتميز بموصلية أعلى، لاحتوائها على عدد أكبر من الإلكترونات الحرة، وهذا يعني أن نوع الشوائب الموجود فيها من النوع السريع.
- تتميز أشباه الموصلات الموجبة بموصلية أقل لأن مادة الشوائب المضافة بطيئة وبالتالي يتم تقليل عدد الإلكترونات الحرة الموجودة فيها.
انظر أيضا: معلومات الهندسة الكهربائية
تأثير الشوائب على التوصيل الكهربائي في أشباه الموصلات
- تتميز أشباه الموصلات ببنيتها البلورية، حيث ينتقل التيار الكهربائي بشكل ضعيف، وفي طبقتها الخارجية يوجد 4 إلكترونات تكافؤ.
- يبدأ العلماء في تنشيط أشباه الموصلات لتحسين توصيلها الكهربائي عن طريق إضافة 2٪ من الشوائب بخمسة إلكترونات تكافؤ، مثل الزرنيخ.
- كمية الزرنيخ المضافة صغيرة لتغيير هيكل أشباه الموصلات، 4 من إلكترونات تكافؤ الزرنيخ تتصرف مثل إلكترونات التكافؤ النقية لأشباه الموصلات.
- لكن الإلكترون الخامس غير متوافق مع التركيب البلوري لأشباه الموصلات.
- على الرغم من أنه يظل قريبًا من ذرة الزرنيخ، إلا أنه يظل متحركًا وغير مستقر.
- لذلك، عندما يتدفق التيار الكهربائي، يتحرك الإلكترون الخامس، مما يزيد من موصلية أشباه الموصلات للتيار الكهربائي.
- من أجل تقليل التوصيل الكهربائي لأشباه الموصلات، تتم إضافة ذرة ألومنيوم ثلاثية التكافؤ إلى هيكل أشباه الموصلات.
- التركيب البلوري للسيليكون هو نفسه الألومنيوم، لكن الإلكترون المفقود يشكل شيئًا مثل الثقب.
- يعمل كمكبح أو مخدر لتدفق التيار وله أهمية كبيرة في صناعة الثنائيات.
- هاتان العمليتان المتعارضتان أساسيتان لتصنيع الثنائيات.
استخدام أشباه الموصلات
تُستخدم أشباه الموصلات في العديد من التطبيقات، خاصة في الأجهزة الحديثة، فهي موجودة تقريبًا في كل مكان حولنا.
لا يوجد في المنزل جهاز كهربائي لا يحتوي على مجموعة من أشباه الموصلات.
ب. مكيفات الهواء والغسالات والثلاجات والتلفزيونات وكذلك مصابيح LED وأشباه الموصلات تستخدم أيضًا في المجالات التالية:
- تستخدم في المبردات والمولدات.
- يتم استخدامه في صناعة العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة مثل أجهزة الراديو والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر.
- وتشارك بشكل رئيسي في تصنيع الترانزستور، وهو أحد قواعد تصنيع رقائق الذاكرة ووحدات المعالجة المركزية.
- يتميز الترانزستور أيضًا بصغر حجمه، مما يعني أنه يمكن استيعاب كميات كبيرة جدًا منه في مساحة صغيرة.
- يمكن تغيير موصلية أشباه الموصلات بسهولة، مما يزيد من استخدامها في تصنيع العديد من الأجهزة.
- التي لها خصائص وقدرات كهربائية محددة تساعد في التحكم في الإشارات الكهربائية.
- تستخدم أشباه الموصلات أيضًا في صناعة مكبرات الصوت والسيارات.
- تستخدم أشباه الموصلات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية وفي تصنيع آلات الطباعة ثلاثية الأبعاد.
- كما أنها تشارك في تصنيع المصابيح المستخدمة في الشاشات وهي بديل للعديد من تقنيات الإضاءة المستخدمة حاليًا.
- تصميم الدوائر الرقمية والبوابات المنطقية.
- يتم استخدامه في الدوائر التناظرية مثل مضخمات التشغيل والمذبذبات.
- تستخدم أشباه الموصلات في كل من المعالجات الدقيقة والميكروكونترولر.
انظر أيضًا: معلومات حول أشباه الموصلات وأنواعها
تتناول مقالتنا موضوع أشباه الموصلات وأنواعها واستخداماتها المختلفة، وقد شهدنا أهميتها الكبيرة نظرًا لقدرتها على التحكم في التوصيل الكهربائي لها، وهي خاصية يمكن من خلالها صنع أنواع عديدة من الأجهزة الإلكترونية ذات الخصائص المختلفة.
نأمل أن يكون المقال قد نال إعجابكم وأن نكون قد قدمنا لكم به معلومات كافية عن أشباه الموصلات واستخدامها في مختلف المجالات.