ما هي أشباه الموصلات ؟ وما هي خصائصه؟ ما هي الأمثلة على كل هذا ، سنتعرف عليها في هذا المقال ، حيث تعتبر أشباه الموصلات أحد أنواع المواد الصلبة الأساسية ، وتنقسم المواد الصلبة من حيث توصيلها للكهرباء إلى مواد موصلة ، ومواد عازلة ، وأشباه موصلات .
ما هي أشباه الموصلات
أشباه الموصلات هي مادة ، عادة ما تكون عنصرًا أو مركبًا كيميائيًا صلبًا ، يمكنها توصيل الكهرباء في ظل ظروف معينة دون غيرها ، مما يجعلها وسيلة ممتازة للتحكم في تدفق التيار الكهربائي. من حيث الموصلية الكهربائية ، فإن العوازل وأشباه الموصلات والموصلات هي الأنواع الأساسية الثلاثة للمواد الصلبة.
خصائص أشباه الموصلات
فيما يلي بعض خصائص أشباه الموصلات:
- يعمل أشباه الموصلات كعازل عند درجة حرارة صفر كلفن ، ويعمل كموصل عندما ترتفع درجة الحرارة.
- نظرًا لخصائصها الكهربائية الاستثنائية ، يمكن تعديل أشباه الموصلات عن طريق تعاطي المنشطات لجعل أجهزة أشباه الموصلات مناسبة لمفاتيح الطاقة والمفاتيح ومضخمات الصوت.
- فقدان طاقة أقل.
- أشباه الموصلات أصغر وأقل وزنًا.
- مقاومته أعلى من مقاومة الموصلات ولكنها أقل من مقاومة العوازل.
- تقل مقاومة المواد شبه الموصلة مع زيادة درجة الحرارة والعكس صحيح.
خصائص أشباه الموصلات الصلبة
تتمتع أشباه الموصلات بالقدرة على توصيل الكهرباء في ظل الظروف المثلى ، وهذا ما يميزها على أنها مادة ممتازة لتوصيل الكهرباء بطريقة محكومة ، على عكس الموصلات ، حيث يتم إنشاء ناقلات الشحن في أشباه الموصلات فقط بواسطة الطاقة الخارجية (الحث الحراري) ، وبعض عدد من من خلال القفز في نطاق التوصيل وعبور فجوة الطاقة تاركًا عددًا متساويًا من حالات الطاقة غير المشغولة ، تعتبر المادة الصلبة أشباه موصلات إذا كانت لها الخصائص التالية:
- مقاومة: 10 ^ -5 إلى 10 ^ 6 ميكرومتر.
- التوصيل: 10 ^ 5 إلى 10 ^ -6 أوم / م.
- معامل مقاومة درجة الحرارة: سلبي.
- تقل مقاومة أشباه الموصلات مع زيادة درجة الحرارةلذلك ، تتناقص مقاومة أشباه الموصلات مع زيادة درجة الحرارة ، لأن عدد حاملات الشحنة يزداد بسرعة ، مما يؤدي إلى حدوث تحول جزئي في المقاومة.
أنواع أشباه الموصلات
يمكن تصنيف أشباه الموصلات على النحو التالي:
- أشباه الموصلات الجوهرية: عندما يتم صنع نوع جوهري من مادة أشباه الموصلات ليكون نقيًا كيميائيًا ، ويتكون من نوع واحد فقط من العناصر ، الجرمانيوم (Ge) والسيليكون (Si) هما النوع الأكثر شيوعًا لعنصر أشباه الموصلات الجوهري ، فلديهما أربعة إلكترونات تكافؤ (رباعي التكافؤ) ، ويتم ربطها بذرة بواسطة رابطة تساهمية عند درجة حرارة الصفر المطلق.
- أشباه الموصلات الخارجيةيمكن تحسين موصلية أشباه الموصلات بشكل كبير عن طريق إدخال عدد صغير من الذرات البديلة المناسبة تسمى الشوائب ، وتسمى عملية إضافة ذرات الشوائب إلى أشباه الموصلات النقية DOPING ، وغالبًا ما يتم استبدال ذرة واحدة فقط من 10 ^ 7 بشوائب ذرة في أشباه الموصلات مخدر.
أمثلة على أشباه الموصلات
هناك العديد من الأمثلة على أشباه الموصلات ، بما في ذلك العناصر ، بما في ذلك المواد العضوية ، وفيما يلي عرض لمجموعة أمثلة لأشباه الموصلات:
- الكادميوم
- البورون
- الألومنيوم
- الغاليوم
- الجرمانيوم
- السيليكون
- الفوسفور
- الزرنيخ
- الأنتيمون
- كبريت
- السيلينيوم
- التيلوريوم
- أنثراسين
- النفثالين
- فثالوسيانين
- متعدد الهيدروكربونات
- البوليمرات.
وفي ختام هذا المقال نلخص أهم ما ورد فيه ما هي أشباه الموصلات خصائص أشباه الموصلات وخصائص أشباه الموصلات الصلبة وأنواع أشباه الموصلات وأمثلة مختلفة لأشباه الموصلات.