معلومات عن أشباه الموصلات وأنواعها
تعد أشباه الموصلات من المواد التي توصل التيار الكهربائي بصعوبة، فهي بيد المواد الفلزية التي يسير بها التيار الكهربائي بسهولة وسرعة وبين اللافلزات.
كما إن المقاومة الكهربائية لتلك المواد ويمكن أيضًا زيادة قدرتها على التوصيل الكهربائي، من خلال إضافة بعض العناصر الكيميائية ولكن بكميات صغيرة جدًا.
إليكم تفاصيل ومعلومات عن أشباه الموصلات وأنواعها في موضوعنا التالي، في موقعنا المتميز دومًا مقال.
محتويات المقال
تعريف أشباه الموصلات
- تعد أشباه الموصلات مجموعة من البلورات الصلبة والتي لها قدرة معقولة (متوسطة) على توصيل الكهرباء.
- كما إنها لا توصل الكهرباء بنسبة كبيرة وعالية مثل الموصلات، فهي ليست مواد موصلة تماماً ولا عازلة تمامًا،
- وتتميز أشباه الموصلات بأن لها مقاومة كبيرة، بالإضافة إلى أنه يمكن لأي مجال كهربائي أن يغير مقاومة الموصل.
- كذلك لتلك الصفات والمميزات التي يحتوي عليها أشباه الموصلات جعلها، تعد من أهم المواد الصناعية والتي لا يمكن أن نستغني عنها في الصناعات الحديثة.
- وذلك منذ أن تم اكتشافها في عام 1782 على يد العالم أليساندرو فولتا حتى عام 1833، والتي اكتشف فيه طبيعة تلك المواد وتوصيليتها الكهربائية.
مميزات أشباه الموصلات
- تمتاز بأن لها كفاءة عالية في مجال الطاقة، ولها أهمية كبيرة في مجال الصناعات المختلفة.
- رخيصة وغير مكلفة، وهذا يجعلها الأنسب في العديد من الاستخدامات.
- تستخدم في صناعة الإلكترونيات، وذلك لكفاءتها وقدرتها العالية.
- تمتاز بقدرتها على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
- كما إنها تستخدم في صناعة الألواح الشمسية المستخدمة في تحويل الطاقة.
اقرأ أيضًا: بحث عن أحد العناصر التي تدخل في صناعة الإلكترونيات
أنواع أشباه الموصلات
- عند تحضير أشباه الموصلات تستخدم العديد من المواد الكيميائية، ولكن يضاف إليها مجموعة من الشوائب بنسب متفاوتة.
- كما تحدد تلك النسب قدرة التوصيل الكهربائي لتلك المواد، حيث تختلف قدرة التوصيل على نسبة الشوائب الموجودة في المادة.
- أشباه موصلات موجبة وهي التي تكون التوصيلية الكهربائية لها قليلة، وذلك لقلة الإلكترونات الحرة بها.
- أشباه موصلات سالبة تتميز بأن لها توصيلية كهربائية كبيرة، وذلك لوجود نسبة كبيرة من الإلكترونات الحرة بها.
- كما إنها أيضًا تنقسم إلى أشباه موصلات نقية وأشباه موصلات غير نقية.
استخدامات أشباه الموصلات
- تتعدد استخدامات أشباه الموصلات، وذلك لأهميتها الكبيرة في مجال الصناعات.
- حيث لا يخلو أي جهاز كهربي أو إلكتروني من احتوائه على أشباه الموصلات.
- وذلك لما تتميز به من جوده وقدرة وكفاءة ومن استخداماتها.
- تستخدم أشباه الموصلات في التكنولوجيا الحديثة وصناعة الألواح الشمسية، حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
- تستخدم في صناعة الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية، مثل الراديو والتليفزيون وأجهزة الكمبيوتر والهواتف النقالة.
- كما تستخدم أيضًا في صناعة المبردات والمولدات الكهربائية، وذلك لاحتوائها على عوامل طاقة حرارية كبيرة.
- كذلك تستخدم في صناعة الترانزستور والتي تتميز بحجمها الصغير جدًا.
- تستخدم في صناعة السيارات ومكبرات الصوت.
- كما تستخدم أيضًا في صناعة المصابيح والتي تستخدم في إضاءة الشاشات.
- وأيضا تستخدم في صناعة الأجهزة التي لديها القدرة على التحكم في الإشارات الكهربائية.
قد يهمك: أسعار الخلايا الشمسية وأنواعها
استخدامات أشباه الموصلات في الإلكترونيات
- تعد أشباه الموصلات من الأشياء المهمة في صناعة الإلكترونيات، وذلك لأنها كما ذكرنا من قبل تتميز بكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة.
- وذلك جعلها تستخدم في صناعة الترانزستور والدوائر الإلكترونية والدرات المتكاملة.
- ومن الخصائص أيضًا التي تميز أشباه الموصلات عن غيرها بأنه يمكن التحكم في توصيليتها الكهربائية من خلال زيادة أو نقصان نسبة الشوائب الموجودة به.
- واستخدمت أشباه الموصلات في صناعة الإلكترونيات كالآتي
- أجهزة الاستشعار عن بعد وتعد تلك الأجهزة من أهم الصناعات التي دخلت فيها صناعتها أشباه الموصلات.
- كما تستخدم في استشعار تغييرات المقاومة وتغييرات الضوء والضغط ودرجة الحرارة.
- الترانزستور والتي يعمل على تضخيم التيارات الكهربائية الصغيرة.
- الصمامات الثنائية وفي هذه الحالة لا تعمل الصمامات كموصل للتيار الكهربائي، بل تعمل على مساعدة التيار على الانتقال في اتجاه واحد.
- وتستخدم أيضًا في صناعة أجهزة الطاقة والأجهزة الباعثة للضوء.
- كذلك تساعد أيضًا في مجالات الاتصالات ومعالجة الإشارات وأجهزة التحكم.
إيجابيات استخدام أشباه الموصلات
- تعتبر أشباه الموصلات من أكثر المواد التي لها فائدة كبيرة، والتي تعد أساس صناعة الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية المتعددة.
- كما تعددت استخداماتها وذلك لتعدد مميزاتها، حيث استخدمت هذه الأشباه الموصلة في صناعة الألواح الشمسية والخلايا الضوئية وغيرها من الأشياء الأخرى.
- كذلك يجب أيضًا على صناع أشباه الموصلات أن يتقنوها صنعها.
- ويتم تهيئ كافة الظروف المحيطة بها وذلك من أجل رفع جودتها وكفاءتها ومن أهم إيجابيات تلك المواد.
- توفر جهد كهربائي قليل.
- تعمل أيضًا على تنظيم الجهد الكهربائي.
- تتميز أيضًا بأنها لا تسبب ضوضاء أو أي إزعاج.
- تدخل في صناعة الإلكترونيات والدوائر المتكاملة، وذلك لأنها تتميز بحجم صغير.
- تقلل من استهلاك الطاقة.
- تعمل كمفاتيح لخفض ورفع التيار الكهربائي.
- تتميز الأجهزة التي تحتوي على أشباه الموصلات بأنها ذات عمر طويل.
العناصر المكونة لأشباه الموصلات
- وكما ذكرنا أشباه الموصلات وأنواعها وأنها أساس في العديد من الصناعات، نظرًا لكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة.
- كذلك قدرتها على القيام بالعديد من الأشياء، حيث تتكون أشباه الموصلات بشكل أساسي من عنصري الجرمانيوم والسيليكون.
- بإضافة العديد من المواد الكيميائية الأخرى مثل كبريتد الرصاص أو فوسفيد الانديوم، وذلك بإضافة بعض أنواع المواد البلاستيكية.
- والتي تعمل على عزل التيار الكهربائي تمامًا.
الخصائص الكيميائية لأشباه الموصلات
- يؤثر العنصر على سلوك العنصر الكيميائي عدد الإلكترونات التي يحتوي عليها مستوى الطاقة الخارجي.
- حيث إن جميع العناصر الشبه موصلة يحتوي العنصر الأخير لها على 3 إلي 6 إلكترونات.
- ومن أهم تلك العناصر هو البورون ويعد البورون، هو العنصر الوحيد الذي ينتمي إلي فئة أشباه الموصلات.
- كذلك الذي يحتوي على 3 إلكترونات في المستوى الخارجي له، والذي يميل إلي فقد هذه الإلكترونات خلال تفاعلاته الكيميائية.
- بالإضافة إلى أن هناك عناصر أخرى تميل أثناء تفاعلاتها إلي اكتساب الإلكترونات، ومن هذه العناصر الكيميائية الزرنيخ والانتيمون.
- كذلك تكتسب هذه الإلكترونات أثناء التفاعل، وذلك لامتلاء المستوى الخارجي لها ب 4 إلكترونات.
الخصائص الفيزيائية لأشباه الموصلات
- تشترك أشباه الموصلات مع المواد الموصلة والمواد العازلة، وذلك يتمثل في القدرة على التوصيل الكهربائي.
- حيث إن المواد الموصلة تعمل على توصيل التيار الكهربائي بسهولة، أم المواد العازلة فهي لا توصل التيار الكهربائي أبدًا.
- كذلك نجد هنا الاشتراك في الخواص حيث أن أشباه الموصلات تساعد على سريان التيار الكهربائي.
- أما بالنسبة إلى السليكون فهو من أشهر المواد أشباه الموصلات، والذي يستخدم في صناعة الدوائر الإلكترونية وذلك لخصائصها الكثيرة.
- كذلك بالنسبة إلى باقي العناصر أشباه الموصلات فتختلف خصائصها الفيزيائية، مثل درجة الغليان والانصهار وغيرها من الخصائص.
خصائص أشباه الموصلات
- تتميز أشباه الموصلات بشدة ارتباط الإلكترونيات بها.
- وذلك يجعلها عازلة تمامًا عند درجات الحرارة المنخفضة والتي تصل إلى صفر درجة مئوية.
- تتميز أيضًا بقدرتها على توصيل الكهرباء، وذلك لأن عند ارتفاع درجات الحرارة يتم كسر الروابط.
- مما يجعل الإلكترونات تتحرر وتترك مكانها فجوة بلورية.
- كما تعد هذه الفجوة هي التي تعمل على توصيل التيار الكهربائي.
- وذلك بالإضافة إلى المميزات الأخرى التي جعلتها من أهم المواد المستخدمة في الصناعة.
شاهد أيضًا: ما هو الـ hdd ؟
انتهينا من سرد أهم تعد اشباه الموصلات من المواد التي توصل التيار الكهربائي بصعوبة، فهي بيد المواد الفلزية التي يسير بها التيار الكهربائي بسهولة وسرعة.
فإذا استفدت معنا اليوم عبر موقع مقال قم بنشر رابط الموضوع في مواقع السوشيال ميديا، لكي تعم الفائدة على الجميع دمتم بخير.