كيف يمكن زيادة موصلية أشباه الموصلات الحقيقية؟

1 إجابة واحدة
كاتبة
IT تكنولوجيا المعلومات, الجامعة الافتراضية السورية

تعرّف أشباه الموصلات بأنها المواد البلورية الصلبة القادرة على نقل وتوصيل التيار الكهربائي بكفاءةٍ متوسطةٍ، أيّ أنها ليست بكفاءة المواد الموصلة، ولكنها ليست مواد عازلة بنفس الوقت. لأشباه الموصلات العديد من المميزات منها انخفاض أسعارها، وقدرتها العالية على نقل الطاقة. لذلك، دخلت في صناعة الأجهزة والمعدّات الإلكترونية مثل الديودات، والترانزستورات، والدارات الكهربائية المتكاملة.

تتألف أشباه الموصلات بشكل أساسيّ من عنصرين وهما السيليكون، والجرمانيوم بالإضافة إلى الإنديوم، والفوسفور، الكبريتيدات، السيلينييدات، وغيرها من المعادن والسبائك الأخرى. فضلًا عن بعض المواد البلاستيكية والتي تستخدم في صناعة شبه الموصلات، بفضل مرونتها والقدرة على صناعة أشباه الموصلات منها بأشكالٍ وأنماطٍ مختلفةٍ.

تضاف الشوائب للمواد شبه الموصلة لزيادة أو تخفيض موصليّتها، وذلك اعتمادًا على كمية ونوعية الشوائب المضافة. وهنا ينتج لدينا العديد من الأنواع لأشباه الموصلات وهي:

  • أشباه الموصلات السالبة (N- type): تتميز باحتوائها على كمياتٍ كبيرةٍ من الإلكترونات الحرّة، وبالتالي فهي من النوعيات عالية الموصليّة.
  • أشباه الموصلات الموجبة (P- type): تحتوي هذه الموصلات على كمياتٍ قليلةٍ من الإلكترونات الحرة، وبالتالي فهي تتمتع بموصليّة قليلة.

كان أول استخدامٍ لأشباه الموصلات في عام 1782، من قبل العالم “ألساندرو فولتا”. ليقوم العالم فاراداي فيما بعد بدراسة أشباه الموصلات في عام 1833، حيث ركز حينها على طبيعة أشباه الموصلات وتأثير الطاقة الحرارية على قيمة موصليتها. وبعد سلسلةٍ من الأبحاث، اخترع العالم جاجاديش تشاندرا أول جهازٍ شبه موصلٍ، أطلق عليه اسم “شعيرات القطط” حينها. يمثل هذا الجهاز قيمة التيار الكهربائي المستخدم في الأجهزة شبه الموصلة لاكتشاف موجات الراديو.

ترفع موصلية السيليكون عبر إضافة كمياتٍ قليلةٍ من الذرات خماسية التكافؤ مثل الزرنيخ، والفوسفور أو حتى عبر إضافة ذرات ثلاثية التكافؤ مثل البورون، والإنديوم. ويطلق حينها على هذه العملية اسم “المنشطات”. كما يمكن زيادة موصليتها عبر تطبيق الأشعة الضوئية أو الكهربائية عليها.

وبذلك تتمتع أشباه الموصلات بخصائص كثيرةٍ وهي:

  • الموصلية المتغيّرة: في الحالة الطبيعية العادية لأشباه الموصلات، فإنها تتمتع بموصلية قليلة للتيار الكهربائي. وهنا تجري بعض التعديلات على أنواع شبه الموصلات عبر تقليل أو زيادة تدفق الإلكترونات لرفع الموصلية الكهربائية لديها.
  • بعث الأشعة الضوئية: تدخل أشباه الموصلات في صناعة الثنائيات الباعثة للضوء، بسبب استرخاء الإلكترونات المثارة الموجودة داخلها، وإطلاقها الضوء بدلًا من إنتاج الطاقة الحرارية.
  • تحويل الحرارة: تستخدم أشباه الموصلات في صناعة المولدات الكهربائية، بفضل امتلاكها لكمية كبيرةٍ من الطاقة الحرارية الموجودة داخلها.

ونتيجةً لما سبق دخلت أشباه الموصلات في صناعة الأجهزة الإلكترونية كأجهزة الحاسب والهاتف المحمول، والآلات الطابعة وغيرها من الأدوات. كما استخدمت في صناعة الأجهزة القادرة على التحكم بالإشارات الكهربائية بفضل قدرتها العالية على تغيير موصليتها بسهولةٍ مطلقةٍ.

بالإضافة إلى كلّ ذلك، دخلت شبه الموصلات في صناعة السيارات، ومكبرات الصوت، وفي صناعة الألواح العاكسة للطاقة الشمسية. وتشكل جزءًا أساسيًا في صناعة الترانزستورات الداخلة في صناعة الذواكر والمعالجات الموجودة في الحواسيب المحمولة بفضل حجمها الصغير الذي يمكن وضعها في أي موضعٍ صغير.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "كيف يمكن زيادة موصلية أشباه الموصلات الحقيقية؟"؟