ما هي اشباه الموصلات، أشباه الموصلات هي مادة، عادة ما تكون عنصرًا كيميائيًا صلبًا أو مركبًا يمكنه توصيل الكهرباء في ظل ظروف معينة دون غيرها، مما يجعله 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
هذه بعض خصائص أشباه الموصلات[2]
- يعمل أشباه الموصلات كعازل عند 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 لتحويل الطاقة والمفاتيح ومكبرات الصوت.
- فقدان طاقة أقل.
- أشباه الموصلات أصغر وأقل وزنًا.
- مقاومته أكبر من مقاومة الموصلات ولكن 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 باعتبارها مادة ممتازة لتوصيل الكهرباء بشرح طريقة محكومة، على عكس الموصلات، حيث يتم إنشاء حاملات الشحنة في أشباه الموصلات بواسطة الطاقة الخارجية فقط. ( الحث الحراري)، ويقفز عدد معين من إلكترونات التكافؤ إلى نطاق التوصيل ويعبر فجوة الطاقة تاركًا عددًا متساويًا من حالات الطاقة غير المشغولة. تعتبر المادة الصلبة أشباه موصلات إذا كانت لها الخصائص التالية[1]
- المقاومة 10 ^ -5 إلى 10 ^ 6 ميكرومتر.
- الموصلية 10 ^ 5 إلى 10 ^ -6 أوم / م.
- معامل مقاومة درجة الحرارة سلبي.
- تتناقص مقاومة أشباه الموصلات مع زيادة درجة الحرارة تقل مقاومة أشباه الموصلات مع زيادة درجة الحرارة، لأن عدد حاملات الشحنة يزداد بسرعة، مما يؤدي إلى تغير جزئي في المقاومة.
أنواع أشباه الموصلات
يمكن تصنيف أشباه الموصلات إلى [2]
- أشباه الموصلات الجوهرية – نوع جوهري من مادة أشباه الموصلات مصنوع ليكون نقيًا كيميائيًا ويتكون من نوع واحد فقط من العناصر. الجرمانيوم (Ge) والسيليكون (Si) هما النوع الأكثر شيوعًا لعنصر أشباه الموصلات الجوهرية، ولهما أربعة تكافؤ (إلكترونات رباعي التكافؤ)، ويتم ربطهما بالذرة بواسطة رابطة تساهمية عند درجة حرارة الصفر المطلق.
- أشباه الموصلات الخارجية يمكن تحسين موصلية أشباه الموصلات بشكل كبير عن طريق إدخال عدد صغير من ذرات الاستبدال المناسبة تسمى الشوائب. تسمى عملية إضافة ذرات الشوائب إلى أشباه الموصلات النقية DOPING، وغالبًا ما يتم استبدال ذرة واحدة فقط 10 ^ 7 بذرة شائبة واحدة في أشباه الموصلات المخدرة.
أمثلة على أشباه الموصلات
هناك العديد من الأمثلة على أشباه الموصلات، بما في ذلك العناصر، بما في ذلك المواد العضوية. فيما يلي مجموعة من أمثلة أشباه الموصلات [3]
- الكادميوم
- البورون
- الألومنيوم
- الغاليوم
- الجرمانيوم
- السيليكون
- الفوسفور
- الزرنيخ
- الأنتيمون
- كبريت
- السيلينيوم
- التيلوريوم
- أنثراسين
- النفثالين
- فثالوسيانين
- الهيدروكربونات متعددة النوى
- البوليمرات.