بحث عن اشباه الموصلات

نقدم لكم بحثا عن أنواع الموصلات، فالتوصيل الكهربائي هو القدرة الخاصة للعناصر على توصيل التيار الكهربائي وكذلك توصيل الحرارة، يتم تصنيف العناصر حسب قدرتها على التوصيل إلى ثلاثة أقسام وهي الموصلات مثل النحاس والذهب والفضة، وأنواع الموصلات الشبه مثل السيليكون والعديد من المواد الإلكترونية الأخرى، وأيضا المواد العازلة مثل البلاستيك والأقمشة القطنية والخشب، يمكنكم متابعتنا على موقع موسوعة .

اشباه الموصلات

• عندما نبحث عن المواد المشابهة للموصلات، يجب أن تعرف المعادن التي تقوم بتوصيل التيار الكهربائي، حيث لا تعتبر موصلات ولا عوازل.
• تستخدم الأشباه للتحكم في التيار الكهربائي في الأجهزة الإلكترونية، وتكون بين الموصلات والعوازل مثلما هو الحال في الرقائق الإلكترونية.
• تلك هي أجزاء جهاز الحاسب وكذلك الدوائر الإلكترونية مثل الديود والترانزيستورات.
• السيليكون هو عنصر كيميائي يصنف كشبه موصل وكذلك الجرمانيوم ومركبات الغاليوم وكبريتيد الرصاص.
• هناك نوعان من أشباه الموصلات، النوع الأول هو النوع N حيث تكون أشباه الموصلات ذات قدرة عالية، يتم فيه استخدام المنشطات مثل الفسفور والزرنيخ ويتم إضافتها إلى السيليكون بكميات قليلة.
• السيليكون يحتوي على أربعة إلكترونات يمكنها المشاركة، بينما الفسفور والزرنيخ يمكن لكل منهما المشاركة بخمسة إلكترونات، عندما يتم إضافتهما إلى السيليكون، يتبقى الإلكترون الخامس حرا.
• الإلكترونات الحرة تتحرك لتوصيل التيار الكهربي ولديها شحنة سالبة، وهذا هو السبب في تسميتها بالنوع N.

مقدمة بحث عن اشباه الموصلات

• تعرف أشباه الموصلات على أنها مجموعة بلورية صلبة، تمتلك قدرة متوسطة على توصيل التيار الكهربائي، ولكنها لا توصله بكفاءة.
• بالإضافة إلى ذلك، فإنها ليست مادة عازلة وتتميز بكفاءتها في مجال الطاقة ولديها قيمة حرارية منخفضة وتستخدم على نطاق واسع في مجال الأجهزة الإلكترونية.
• تتألف أشباه الموصلات من مجموعة متنوعة من العناصر والمركبات، ومن بين تلك العناصر البارزة ما يلي:
• عنصر السيليكون.
• عنصر الجرمانيوم.
• مركب زرنيخيد الغاليوم.
• مركب كبريتيد الرصاص.
• مركب فوسفيد الإنديوم.
• هناك مواد أخرى مثل بعض أنواع البلاستيك التي تستخدم في تصنيع الصمامات الثنائية.

أنواع أشباه الموصلات

• الموصلات تمتلك قدرة ضعيفة على نقل التيار الكهربي، لذا يقوم المتخصصون بإضافة بعض الشوائب لتحسين قدرتها التوصيلية.
• تسمى هذه العملية عملية التنشيط وتعتمد على قدرة شبه الموصل بناء على المواد المضافة، وتنقسم إلى عدة أنواع كما سيتم شرحها فيما يلي:

أشباه الموصلات الداخلية

• تصنع أشباه الموصلات الداخلية حتى تصل إلى مرحلة النقاء التام، ولكي تكون نقية يجب أن تتكون من عنصر واحد، وأكثر العناصر الداخلية شيوعا هي الجرمانيوم والسيليكون.
• كل منها يحتوي على أربعة إلكترونات في المستوى الأخير، وهذا هو السبب في تكوين روابط تساهمية مع الذرة عند تعرضها لدرجة حرارة الصفر المطلق.
• رغم تساوي عدد الشحنات السالبة والموجبة، تقوم الطاقة الحرارية التي تنشأ بسبب التوصيل الكهربائي في الموصلات بالتأثير على عدد قليل من الذرات.

أشباه الموصلات الخارجية

• يتم إنتاج أشباه المواد الخارجية عن طريق إضافة كمية صغيرة من الشوائب إلى العنصر الأساسي المكون من أشباه الموصلات.
• تهدف إلى تحسين موصلاتها بشكل يتجاوز الموصلات الداخلية، ويطلق على هذه الطريقة إدخال الشوائب.
• يتم استبدال ذرة واحدة بأخرى مشوبة بشوائب لكل 107 ذرة، وتكون الشوائب عادة خماسية التكافؤ مثل الألومنيوم والبورون.
• الشوائب الثلاثية مثل عنصر الجاليوم والإنديوم.
• أشباه الموصلات السالبة : تسمى الموصلات من النوع N بأنها نصف الموصلات السالبة، وتحتوي على إلكترونات سالبة حرة.
• أشباه الموصلات الموجبة : يطلق على الموصل من نوع P اسم أنصاف النواقل الموجبة وهي التي تحتوي على عدد أقل من الإلكترونات.

استخدامات أشباه الموصلات

• تستخدم الأشباه الموصلات في العديد من المجالات والتطبيقات المختلفة، ومن أبرز هذه المجالات ما يلي:
• صناعة مستشعرات لقياس درجات الحرارة.
• صناعة بعض قطع الطابعات ثلاثية الأبعاد.
• صناعة الرقائق الدقيقة في المركبات ذاتية القيادة.
• تشمل صناعة الأجهزة الإلكترونية الآلات الحاسبة ولوحات الطاقة الشمسية وأجهزة الكمبيوتر.
• يصنع قطع الترانزيستور التي تستخدم كمفتاح في الدوائر الكهربائية.
• تتعدد استخدامات أشباه الموصلات وذلك بسبب أهميتها الكبيرة في مجالات الصناعة.
• لا يخلو أي جهاز كهربائي أو إلكتروني من أنه يحتوي على أشباه الموصلات، وذلك يعود إلى ما تتميز به من قدرة وجودة وكفاءة.
• تستخدم التكنولوجيا الحديثة أشباه الموصلات في صناعة مولدات الطاقة الشمسية، حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
• تستخدم في صناعة الإلكترونيات وأجهزة الكهرباء، مثل الراديو والتلفزيون وأجهزة الكمبيوتر والهواتف.
• تستخدم في صناعة المبردات والمولدات الكهربائية بسبب احتوائها على مركبات ذات طاقة حرارية عالية.
• تستخدم في صناعة الترانزيستور الذي يتميز بحجمه الصغير، ويستخدم في السيارات ومكبرات الصوت.
• تستخدم في صناعة المصابيح الكهربائية والشاشات، وتستخدم أيضا في صناعة الأجهزة التي تمكن من التحكم بالإشارات الكهربائية.

تاريخ اكتشاف أشباه الموصلات

• تم استخدام مصطلح شبه الموصل لأول مرة من قبل العالم ألساندرو فولتا في عام 1782م، وأيضا في عام 1833م.
• لاحظ العالم مايكال فاراداي تأثير درجة الحرارة على خصائص أشباه الموصلات، ولاحظ أيضا انخفاض المقاومة الكهربية لكبريتيد الفضة مع زيادة درجة الحرارة.
• في عام 1874 ميلادية، اكتشف العالم كارل براون مبدأ عمل الديودات المصنوعة من شبه الموصل، تم ملاحظة تدفق التيار بحرية في اتجاه واحد.
• اخترع العالم جاجاديش تشاندرا بوس عام 1901 ميلادية أول جهاز شبه موصل وسماه شعيرات القطط، وهو أحد الأجهزة التي تستخدم لتنظيم التيار الكهربائي.

مميزات أشباه الموصلات

• تتمتع المواد شبه الموصلة بكفاءة عالية في مجال الطاقة ولها أهمية كبيرة في مجالات الصناعة المختلفة.
• أشباه الموصلات هي مواد رخيصة وغير مكلفة وهي الأنسب للعديد من الاستخدامات.
• يستخدم هذه المواد في صناعة الإلكترونيات بسبب كفاءتها وقدرتها العالية.
• تمتلك الدرة القدرة على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
• يتم استخدام أشباه الموصلات في الألواح الشمسية لتحويل الطاقة.
• تم استخدام هذه الأشباه في صناعة الألواح الشمسية والخلايا الضوئية بسبب تعدد استخداماتها وميزاتها.
• تتم تهيئة الظروف من أجل رفع الجودة والكفاءة ومن أهم إيجابيات تلك المواد أنها:
  • توفر جهد التيار الكهربي.
  • تنظيم الجهد الكهربي.
  • لا تتسبب في ضوضاء أو إزعاج.
  • تدخل في صناعة الإلكترونيات وذلك بسبب حجمها الصغير.
  • تعمل على تقليل استهلاك الطاقة.
  • يمكن استخدام مفتاح لرفع أو خفض التيار الكهربائي.
  • تتميز بأنها ذات عمر طويل.

خاتمة بحث عن اشباه الموصلات

• تعتبر أشباه الموصلات ذات أهمية كبيرة نظرا لتكيفها وقدرتها على التحكم في تدفق التيار الكهربائي.
• يمكن استغلال هذه الخاصية لصنع العديد من الأنماط المختلفة من المعدات الإلكترونية.
• كانت هذه القواعد ليست مصدر أمان لاستخدام الأجهزة الكهربائية فحسب، بل كانت أيضا سببا في تطور المعدات الصغيرة والدقيقة ذات الجودة العالية.

هناك العديد من المواد الخام التي تكون ذات أهمية كبيرة سواء في نقل الحرارة والتيار الكهربائي أو عزلهما. قدمنا لكم بحثا شاملا عن اشباه الموصلات وأنواعها واستخداماتها وفوائدها. يمكنكم قراءة المزيد عبر الموسوعة العربية الشاملة .