1514- ماذا تعرفون عن أشباه الموصلات semi-conductors ؟
-الجزء الأول-

حينما نتحدث عن أشباه الموصلات فإننا نتحدث عن أحد الأسس التي قامت عليها الثورة الإلكترونية في العالم , ولندرك مدي أهمية أشباه الموصلات يكفي أن نعلم أن جميع الأجهزة الالكترونية التي نتعامل معها يوميا تحتوي علي مكونات الكترونية مصنوعة من أشباه الموصلات لذا فهيا بنا نتعرف على أشباه الموصلات smile emoticon

-تنقسم #المواد من حيث قدرتها على توصيل #الكهرباء إلى موصلات (Conductors) , أشباه موصلات (Semiconductors) , مواد عازلة (Insulators) .

الموصلات هي المواد التي تستطيع توصيل التيار الكهربي بسهوله وذلك لإحتوائها علي كمية كبيرة من الإلكترونات الحره وذلك بسبب ضعف قوة جذب النواة لإكترونات التكافؤ valence electron (وهي الالكترونات الموجوده في المدار الأخير للذرة ) فتتحرر تلك الإلكترونات وتتحول الي إلكترونات حرة (free electron) تستطيع توصيل التيار الكهربائي.

المواد العازلة هي المواد التي لاتستطيع توصيل التيار الكهربي تحت الظروف العادية وذلك لعدم إحتوائها علي إلكترونات حرة كافية لتوصيل التيار الكهربي وذلك بسبب قوة جذب النواة لإكترونات التكافؤ فلا تستطيع تلك الإلكترونات أن تحرر
المواد شبه الموصله وهي المواد التي تقع بين المواد الموصله والمواد العازله من حيث قدرتها علي توصيل الكهرباء , ومن أمثلتها السيليكون (silicon Si) , والجرمانيوم (germanium Ge).

وللتعرف أكثر علي #أشباه #الموصلات دعونا نلقي نظرة عن كثب على التركيب الذري لها ولنأخذ ذرة السيليكون كمثال :
تحتوي ذرة السيليكون علي 14 الكترون وطبقا لتوزيع الإلكترونات في مدارات الذرة الذي يخضع للعلاقة 2N^2 (حيث n رقم المستوي ) فإن المدار الاخير يحتوي علي 4 إلكترونات وتكون قوة جذب نواة الذرة لتلك الإلكترونات متوسطة بين الموصلات والعوازل , ولكي تصل الذرة الي حالة الإستقرار ترتبط ذرات السيليكون ببعضها عن طريق روابط تساهمية ( covalent bonds)، حيث تساهم كل ذرة بإلكترونات المدار الاخير (إلكترونات التكافؤ ) مع أربع ذرات اخري وهكذا حتي يتم بناء البنية البلورية لمادة السيليكون .

عند درجة #حرارة #الصفر المطلق ( 0 Kelvin ) لاتحتوي ذرة السيليكون في بلورة السيليكون النقية على إلكترونات حرة , ولكن عند درجة الغرفة تكتسب بعض الإلكترونات طاقة حرارية كافية فتتحول الي إلكترونات حرة , ويقدر عدد هذه الإلكترونات الحرة تقريبا ب 15,000,000,000 إلكترون في 1 سنتيمتر مكعب (وذلك في مادة السيليكون النقية فقط )

#لكن ما الذي يميز أشباه الموصلات عن باقي أنواع المواد ؟؟
أهم الخواص التي تميز أشباه الموصلات هي انه يمكن التحكم في درجة توصيل التيار الكهربي خلالها وذلك من خلال عملية التطعيم ( doping ) .

وسوف نتحدث في المقال القادم ان شاء الله عن ما هي عملية التطعيم وعن وأنواع أشباه الموصلات التي تنتج من تلك العملية.

#الباحثون_المسلمون