اشباه الموصلات

يتم شرح ما هي اشباه الموصلات و أمثلة عليها. و تنقسم إلى نوعين من اشباه الموصلات النقية و الشائبة و التي تنقسم بدورها إلى بلورة من النوع السالب و بلورة من النوع الموجب. و يتم توضيح أهمية الشبه موصل.

 يمكن تقسيم المواد من ناحية التوصيلية الكهربية لها الى المواد الموصلة والمواد العازلة وأشباه  موصلات. تميز المواد الموصلة على احتوائها على الإلكترونات حرة الحركة  بينهما تكون الإلكترونات المواد العازلة مقيدة لا تستطيع الحركة ومن ثم لا تستطيع التوصيل. فهناك حالة وسطية بين الموصلات و العوازل وهي اشباه الموصلات. تحديدا هذه المواد تسلك سلوك العوازل (لاتوصل) عندما تكون درجات الحرارة منخفضة جدا بينهما تسلك سلوك المواصلات  (توصل) في درجات الحرارة العالية. المواد مثل السيليكون والجرمانيوم.

ما هي اشباه الموصلات

هي مجموعة من المواد تتميز بانه تسلك سلوك المواصلات في بعض الظروف وتسلك سلوك العوازل في ظروف اخرى مثل السيليكون.  فمثلا عندما تزداد درجة الحرارة تتحول بلورة السيليكون من مادة عازلة إلى  مادة موصلة ومن ثم لا يمكن إعتبارها موصل ولا عازل وإنما يتم تصنيفها كـ شبه موصل.

أمثلة على أشباه الموصلات

عناصر تتميز لأن مدارها الأخير للطاقة يحتوي على 4 الكترونات.  وهي عناصر المجموعة 4A واشهرها عنصري السيليكون والجرمانيوم. 

خصائص اشباه الموصلات الأساسية

لاشباه الموصلات  خصائص تميزها عن غيرها و هي على  حسب المثال السابق تأثر بدرجة الحرارة في زيادة درجة الحرارة  تزداد التوصيلية. ليس ذلك فقط  فمنها ما هو شديدة التأثر بالضوء و بالتغيرات الكيميائية  لذلك يكون استخدامها الاساسي كمحسات sensors 

إستخدامات اشباه الموصلات

كواشف اشباه الموصلات

استخدم  كمحسات sensors  لكل من

• الضوء
• الحرارة
• الضغط
• الاشعاع الذري
• التلوث الكيميائي

 كل عامل من العوامل السابقة تعمل على تغيير التوصيلية الكهربية لـشبه موصل معين لذلك يستخدم هذا الشبه الموصل كمحس لهذا العامل. من أشهر الأمثلة لاستخدام أشباه الموصلات  كمحسات sensors  هي التليفونات المحمولة. 

يستخدم في صنع النبائط الإلكترونية الأكثر تعقيدا الوصلة الثنائية والترانزستور والنبائط الألكترونية المتخصصة مثل النبائط الكهروضوئية ونبائط التحكم في شدة التيار الكهربي. 

انواع اشباه الموصلات

هناك نوعين من اشباه الموصلات وهي اشباه الموصلات النقية و غير النقية 

اشباه الموصلات النقية

أن تكون الشبكة البلورية لشبه موصل تحتوي على نوع واحد فقط من الذرات.الشبكة البلورية هي شكل هندسي معين تترتب فيه ذرات الشبه فلز تجمع بين هذه الذرات روابط تساهمية نقية. على حسب نظرية الثمانيات في في الكيمياء كل المواد تسعى الى الوصول الى التركيب الثماني اى إكتمال المستوى الأخير بثمانية الالكترونات و يتحقق ذلك لشبه الموصل إذا قام بعمل أربعة روابط تساهمية.

توصيلية شبه الموصل النقي

لا توصل بلورة شبه الموصل النقي عند درجات الحرارة المنخفضة التي تصل الى صفر كلفن وذلك نظرا لأن جميع الإلكترونات تكون داخل الروابط التساهميه وبالتالي لا تشارك أي منها فلا يحدث توصيل. زيادة درجة الحرارة في نجد أن بعض الروابط التساهمية تنكسر و تتحرر بعض الإلكترونات فتزداد التوصيلية الكهربية لشبه الموصل. 

اشباه الموصلات غير النقية

هل سوف يتم تطعيم بلورة شبه الموصل بالذرات الشائبة والتي سوف تؤدي إلى رفع توصيلية شبه الموصل. هذه العناصر قد تكون عناصر خماسية التكافؤ أو عناصر ثلاثية التكافؤ. عند استخدام عنصر خماسي التكافؤ فتكون البلورة هذه الحالة بلورة من النوع السالب. 

أما اذا تم استخدام عنصر ثلاثي التكافؤ  فتكون البلورة هذه الحالة بلورة من النوع الموجب. و هي بلورة يتم فيها استخدام عنصر رباعي التكافؤ مثل السيليكون والجرمانيوم ويتم تطعيمهم بعنصر أخر ثلاثي التكافؤ مثل الألومنيوم أو البورن. 

بلورة من النوع السالب.

هي بلورة يتم فيها استخدام عنصر خماسي التكافؤ الفسفور أو الزرنيخ.  يقوم العنصر بعمل اربعه روابط تساهمية مع ذرة السيليكون ويظل الإلكترون الخامس غير مشترك في الروابط الكيميائية هذا الإلكترون يغير من خواص البلورة ويجعلها موصلة حتى في درجات الحرارة المنخفضة.

بلورة من النوع الموجب

هي بلورة يتم فيها استخدام عنصر رباعي التكافؤ مثل السيليكون والجرمانيوم ويتم تطعيمهم بعنصر اخر ثلاثي التكافؤ مثل الألومنيوم أو البورن. تقوم هذه الذرة بعمل ثلاثة روابط تساهمية بدلا من أربعة يبقى هناك مكان شاغرا يسمى الفجوة وتعتبر نوع من انواع حاملات الشاحنات في شبه الموصلات.