ماذا تعرفون عن أشباه الموصلات (semi-conductors) ؟ الجزء الثالث

تعرّفنا في المقالِ السّابق على عمليّة التّطعيمِ وعلى أنواع أشباه الموصلات التي تَنتُج من تلك العمليّة، و وعدناكم أنّنا سوف نتحدّث في هذا المقال عن طُرُق استخدام هذه الأنواع الناتجة من عمليّة التّطعيمِ في صناعة المكوّنات الإلكترونية المختلفة، ولكنّني وجدت أنّه يجب توضيح مفهوم تيّار الإلكترونات والفجوات أوّلا حتّى يتمّ فهمُ ما سنقومُ بالحديث عنه لاحقًا دون أي عناءٍ.

ذكرنا في الجزء الأوّل من السِّلسلةِ أنّه عند درجةِ حرارةِ الصّفر المُطلق ( 0 Kelvin ) لا تحتوي ذرّة السّيليكون في بلّورة السّيليكون النّقية على إلكترونات حرة، ولكن عند درجةِ حرارةِ الغرفةِ تَكتسب بعضُ إلكتروناتِ التكافؤ طاقةً حراريّةً كافيةً فتتحول إلى إلكترونات حرة، وتسمّى أيضا بإلكتروناتِ التّوصيل (conduction electrons )، تلك الإلكترونات تترك مكانها فراغًا، ويسمّى هذا الفراغ بالفجوات (holes )، حيث أنّ كلَّ إلكترونٍ يتحرّرُ ويتحوّلُ إلى#إلكترون حرّ يتركُ مكانَهُ فجوةً، وحين يفقد الطّاقةَ التي اكتسبها، يعود مرّة أُخرى إلى إحدَى الفجواتِ ويتحوّل من إلكترونٍ حرٍّ إلى إلكترونِ تكافؤٍ.

وقد يصعب فهم الأمرِ على البعض فيظنُّ أنّ الفجوةَ هي شيء مادّي موجود في الذرّة، ولكنها ليست كذلك، فمصطلحُ فجوةٍ يشير إلى فقدان #الذرة لأحد إلكترونات التكافؤ، وكما يعلم مُعظمنا فالإلكترون يحمل شُحنةً سالبةً وبالتّالي حين تفقدُ الذرّةُ أحد إلكتروناتها وتترك مكانها فجوة فإنها تفقد شُحنةً سالبةً، أو بعبارةٍ أخرى تكتسب شحنةً موجبةً، ولذلك يمكن القول بشكل مجازيّ أنّ الفجوةَ تحمل شُحنةً موجبةً.

ويكون عددُ الإلكترونات الحرّةِ في شبه الموصِل النّقي مساويًا تمامًا لعدد الفجوات، لأنّ كل إلكترون يتحرّر يترك مكانه فجوةً.

– تيار #الفجوات والإلكترونات:

حينما يطبَّق فرقُ جهدٍ على شبه الموصِل النّقي فإنّ الإلكترونات الحرّة المتولّدة بفعل الطاقة الحراريّة يتم جذبها إلى القطبِ الموجبِ للبطّارية، وهذا ما يسمّى بتيّار الإلكترونات، وينتج عن ذلك تيّار آخر وهو تيّار الفجواتِ ويكون عكس اتّجاه تيّار الإلكترونات.

و الآن وبعد أن انتهينا من التّعرّف على الإلكترونات والفجوات في أشباهِ #الموصلات فإنّنا في المقال القادم إن شاء الله سوف نكمل حديثنا عن p_type and n_type of semiconductor واستخدامها في صناعة العديد من المكوّنات الالكترونية.

المصدر: electronic-devices-9th-edition-by-Floyd

#الباحثون_المسلمون
#MRA1981