موضوع تعبير عن أشباه الموصلات
موضوع تعبير عن اشباه الموصلات، تتكون أشباه الموصلات من مواد صلبة ينتقل التيار الكهربائي فيها بصورة صعبة، ويتم إضافة كميات قليلة جدًا من عناصر أخرى للتحكم في موصليتها الكهربائية.
كما تعتمد الإلكترونيات الحديثة في تصنيعها على أشباه الموصلات، ويتم استخدامها دائمًا في ألواح الطاقة الشمسية للقيام بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
مقدمة موضوع تعبير عن اشباه الموصلات
يعد اكتشاف أشباه الموصلات ثورة في مجال تصنيع الأجهزة الإلكترونية، وأصبح لا يمكن الاستغناء عنها لأهميتها القصوى في حياتنا.
فكل الأجهزة التي نستخدمها في حياتنا تمثل أشباه الموصلات الجزء الأساسي بها، وسنتعرف في هذا المقال عن بعض المعلومات حول أشباه الموصلات وأنواعها واستخداماتها المختلفة وتاريخها.
شاهد أيضًا: بحث عن أحد العناصر التي تدخل في صناعة الإلكترونيات
بعض المعلومات عن أشباه الموصلات
- تتميز أشباه الموصلات بقدرة متوسطة في توصيل الكهرباء، فهي ما بين المواد الموصلة للكهرباء والمواد العازلة للكهرباء.
- وتختلف الناقلية الكهربائية للمواد بتغيير درجة حرارتها إذا زادت أو انخفضت.
- كما تتأثر أيضًا بكمية الضوء التي تسقط عليها والفرق في الجهد الكهربائي عليها وكمية الشوائب المتواجدة بها.
- فإحداث بعض التغيرات البسيطة في هذه العوامل يمكن أن يقدم لنا أنواع ممتازة.
- من موصلات التيار الكهربائي أو موصلات غير موصلة نهائي للتيار الكهربائي.
- تتميز أيضًا بكفاءة عالية عند استخدامها في مجالات الطاقة المختلفة، كما تتميز بسعرها المنخفض.
- ويتم استخدامها بصورة كبيرة جدًا في صناعة الأجهزة الإلكترونية مثل الترانزستور.
- من الممكن تكون أشباه الموصلات من مادة واحدة مثل الجرمانيوم أو السيليكون.
- أو ممكن أن تكون مركبة تتكون من مادتين أو أكثر مثل سيلينيد الكادميوم.
- وأشباه الموصلات ذات ناقلية بطيئة للتيار الكهربائي فيقوم العلماء بإضافة بعض الشوائب لتنشيط ناقلية التيار الكهربائي بها.
- وتعد أشباه الموصلات من أهم قطاعات التكنولوجيا حول العالم، فهي تقريبًا تدخل في أغلب المجالات الاقتصادية.
- حيث أثرت بصورة كبيرة جدًا خلال ال 50 عام الماضية على الاقتصاد العالمي
- يتضح أمامنا هذا التأثير من خلال أرقام كبيرة للغاية وهو بالأمر الغريب، حيث أشارت مؤسسة (سيمزمتر).
- التي تعمل في صناعات أشباه الموصلات أن أكثر من 25% من الاقتصاد الأمريكي ينسب إلى صناعة أشباه الموصلات.
- وذلك في الفترة ما بين عام 1960 وحتى عام 2007 حيث تقدر عائداتها السنوية بمقدار 300 مليار دولار أمريكي.
- ويعد من أهم الأسباب التي جعلت أشباه الموصلات بهذه الأهمية هي زيادة استخدام الإنسان للهواتف الذكية.
- التي تدخل أشباه الموصلات في صناعتها بشكل رئيسي مما زاد من أهميتها.
- مع زيادة استخدام الهواتف التي تقدم خدمات التواصل الاجتماعي والانترنت التي أصبح الإنسان لا يستطيع الاستغناء عنها في يومه.
تاريخ أشباه الموصلات
- أول مرة تم فيها استخدام أشباه الموصلات كانت عام 1782، وأول من استخدمها هو أليساندرو فولتا.
- ثم لاحظ فاراداي عام 1833 انخفاض بمقاومة كبريتيد الفضة الكهربائية في درجة الحرارة.
- وفي عام 1874 تم اكتشاف تأثير الديود شبه الموصل عن طريق كارل براون.
- فقد لاحظ عند حدوث تلامس بين بلورة جالينا ونقطة معينة يتم تدفق التيار بحرية في اتجاه واحد فقط.
- ثم تم اختراع أول جهاز شبه موصل يتم استخدامه في الكشف عن موجات الراديو .
- عن طريق jadgadis chandra bose وذلك في عام 1901 وتم إعطاءه براءة اختراع لهذا الاكتشاف.
- بعدها تم اختراع الترانزستور عام 1947 من خلال مشاركة والتر براتين وجون باردين ويليام شوكلي.
- وهو عبارة عن جهاز تم تصنيعه من مواد أشباه الموصلات، ثم تحقق محمد عطا الله في.
- مختبرات بيل من خواص أشباه الموصلات التي تم تصنيعها من السيليكون.
- كان ذلك في الخمسينات من القرن العشرين، واقترح تصنيع جهاز من أشباه الموصلات بطريقة جديدة.
- وطلاء رقاقة سيليكون بأكسيد السيليكون حتى تتكون طبقة عازلة تمكن الكهرباء من اختراق مادة السيليكون الموصلة.
أنواع أشباه الموصلات
هناك نوعين من أشباه الموصلات تختلف حسب نوع المادة الشائبة المضافة إليها:
- أشباه موصلات سالبة وهي تتميز بأنها ذات ناقلية أعلى، لاحتوائها على عدد أكبر من الإلكترونات الحرة، وهذا يعني أن نوع المادة الشائبة بها من النوع السريع.
- أشباه موصلات موجبة وتتميز بناقلية أقل، حيث أن المادة الشائبة المضافة إليها من المواد البطيئة، ولذلك يقل عدد الإلكترونات الحرة بها.
شاهد أيضًا: معلومات عن الهندسة الكهربائية
تأثير الشوائب على الناقلية الكهربائية في أشباه الموصلات
- تتميز أشباه الموصلات ببنيتها البلورية، والتي يتم فيها نقل التيار الكهربائي بضعف، وفي طبقتها الخارجية يوجد 4 إلكترونات تكافؤ.
- يبدأ العلماء بالقيام بتنشيط أشباه الموصلات لتحسن ناقليتها للتيار الكهربائي، فيتم إضافة 2% من الشوائب خماسية إلكترونات تكافؤ كالزرنيخ.
- وتعد كمية الزرنيخ المضافة قليلة لتغيير بنية أشباه الموصلات، فإن 4 من إلكترونات تكافؤ الزرنيخ تسلك نفس سلوك إلكترونات تكافؤ أشباه الموصلات النقية.
- ولكن الإلكترون الخامس يكون غير منسجم مع البنية البلورية لأشباه الموصلات.
- ورغم أنه يظل بالقرب من ذرة الزرنيخ لكنه يظل متحركًا غير ثابت.
- ولذلك عند مرور التيار الكهربائي يقوم الإلكترون الخامس بالتحرك مما يزيد من ناقلية أشباه الموصلات للتيار الكهربائي.
- وللتقليل من ناقلية أشباه الموصلات للتيار الكهربائي تتم إضافة ذرة ألومنيوم ثلاثية التكافؤ إلى بنية شبه الموصل.
- وتتلاءم البنية البلورية للسيليكون مع بنية الألومنيوم، ولكن يقوم الإلكترون المفقود بتشكيل شيء يشبه الحفرة.
- فتعمل كالفرامل أو المخدر لمرور التيار الكهربائي، وهي ذات أهمية كبيرة في تصنيع الصمامات الثنائية.
- حيث تعد هاتان العمليتان المتعاكستان شيء أساسي لتصنيع الصمامات الثنائية.
استخدامات أشباه الموصلات
تستخدم أشباه الموصلات في العديد من التطبيقات وبالأخص الأدوات الحديثة، فهي تقريبًا موجودة حولنا في كل شيء.
فلا يوجد جهاز من أجهزة المنزل الكهربائية إلا ويحتوي بداخله على مجموعة من أشباه الموصلات.
مثل المكيفات والغسالات والثلاجات وأجهزة التليفزيون وأيضًا مصابيح LED كما تستخدم أشباه الموصلات في الآتي:
- تستخدم في المبردات والمولدات الكهربائية.
- يدخل استخدامها في تصنيع الكثير من الأجهزة الإلكترونية الحديثة كالراديو وهواتف المحمول وأجهزة الكمبيوتر.
- تدخل بشكل رئيسي في تصنيع الترانزستور، وهو من الأساسيات في تصنيع شرائح الذاكرة ووحدات المعالجة المركزية.
- كما يتميز الترانزستور بصغر حجمه وهو ما يسمح بوضع كميات كبيرة جدًا منها في مكان صغير.
- من الممكن تغيير موصلية أشباه الموصلات بصورة سهلة، وهو ما يزيد من استخدامها في صنع الكثير من الأجهزة.
- التي تتميز بخصائص وقدرات كهربائية معينة تساعد في التحكم في الإشارات الكهربائية.
- تدخل أشباه الموصلات أيضًا في صناعة مكبرات الصوت والسيارات.
- يتم استخدام أشباه الموصلات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية وفي صناعة آلات الطباعة من النوع ثلاثي الأبعاد.
- وتدخل كذلك في صنع المصابيح المستخدمة في الشاشات، وهي تعد بمثابة بديل للكثير من تقنيات الإضاءة الموجودة حاليَا.
- تصميم الدوائر الرقمية والبوابات المنطقية.
- تستعمل في الدوائر التماثلية مثل المكبرات العملياتية والمذبذبات.
- تدخل أشباه الموصلات في تركيب كلًا من الميكروبروسيسور والميكروكنترولر.
شاهد أيضًا: معلومات عن اشباه الموصلات وانواعها
مقالنا عن أشباه الموصلات وأنواعها واستخداماتها المختلفة وتعرفنا على أهميتها الكبيرة بسبب القدرة على التحكم في ناقليتها للتيار الكهربائي فهذه الخاصية يمكن من خلالها تصنيع أنواع كثيرة من الأجهزة الإلكترونية المختلفة الخصائص.
نتمنى أن يكون المقال قد نال إعجابكم ونكون قدمنا المعلومات الكافية من خلاله عن أشباه الموصلات واستخداماتها في المجالات المختلفة.