ماذا تعلمت
أشباه الموصلات
وتصنف المواد من حيث قابليتها لتوصيل الكهرباء إلى الأنواع
الآتية:
1-مواد عازلة Insulators :عدد إلكترونات التكافؤ لها أكثر من أربعة،
وهي مادة عازلة للكهرباء. مثل المطاط والمايكا والزجاج. ِ
2- مواد موصلة قوى ارتباط إلكتروناتها ضعيفة بالذرات لذلك تعتبر
جيدة للتيار الكهربائي، وغلكترونات التكافؤ لها اقل من 4، مثل الحديد
والنحاس والفضة.
3- مواد شبـه موصلة: وهي مواد قدرتها على توصيل التيار الكهربائي تقع
بين المواد الموصلة والمواد العازلة، وعدد إلكترونات التكافؤ لها 4
مثل الجرمانيوم (Ge (والسليكون (Si ).
- ترتبط ذرات السليكون بروابط تساهمية، ولا تحوي إلكترونات حرة عند
درجة حرارة الصفر المطلق.
- عند درجو حرارة الغرفة، تتكسر بعض الروابط التساهمية، وتتحرر
بعض الإلكترونات وتسمى إلكترونات التوصيل.
- في بلورة السليكون النقية، كل إلكترون يتحرر يترك خلفه فجوة
وكانه شحنة موجبة وهذا يسمى بزوج إلكترون-فجوة. ويكون
عدد ألكترونات التوصيل يساوي عدد الفجوات.
- يمكن افتراض الفجوات عبارة عن تيار كهربائي يسري بعكس
اتجاه حركة ّ الإلكترونات.
- الإشابة هي عملية إضافة شوائب إلى بلورات السليكون النقي
وذلك لزيادة موصليتها الكهربائية.
- تقسم بلورات شبه الموصلة إلى نوعين:
1- نوع (n): تطعم بلورة السليكون النقي بذرات خماسية
التكافؤ، وتكون إلكترونات التوصيل هي حاملات
التيار الأغلبية، والفجوات الحاملات الأقلية، لذلك
تعتبر بلورة سالبة.
2- نوع (p): تطعم بلورة السليكون النقي بذرات ثلاثية
التكافؤ، وتكون الفجوات الموجبة هي حاملات
التيار الأغلبية وإلكترونات التوصيل الحاملات
الأقلية، لذلك تعتبر بلورة موجبة
الثنائي البلوري:
- هو التركيب الناتج من تلامس بلورة سالبة n (المهبط) وبلورة
موجبة ( p) (المصعد)، والشكل التالي يبين رمز الثنائي البلوري:
- يتكون عند منطقة التلامس منطقة خالية من حاملات التيار،
ويتشكل بين طرفي هذه منطقة ما يسمى حاجز الجهد الذي
يعتمد على نوع البلورة ودرجة حرارتها ونسبة الشوائب، فحاجز
الجهد لبلورة السليكون ( 0.7V ) ولبلورة الجيرمانيوم (0.3V).
- حتى يمر تيار خلال الثنائي، يجب أن يكون جهد المصعد أكبر
من جهد المهبط، وجهد البطارية أكبر من جهد الحاجز.
- إنحياز الثنائي: هو توصيل الثنائي بمصدر جهد ثابت، وله حالتان،
الإنحاز الأمامي والإنحياز الخلفي.
جدول المقارنة بين التحيز الأمامي والتحيز العكسي:
| أوجه المقارنة | الانحياز الأمامي | الانحياز العكسي |
| التعريف |
هو الجهد الخارجي الذي يتم تطبيقه عبر الثنائي(pn) لتقليل حاجز الجهد لتسهيل مرور التيار من خلاله. |
هو الجهد الخارجي الذي يتم تطبيقه عبر الثنائي(pn) لزيادة حاجز الجهد لمنع مرور التيار من خلاله.
|
| رسم الدارة |  |
 |
| التوصيل |
يتم توصيل الطرف الموجب للبطارية مع مصعد الثنائي من النوع P (الطرف الموجب) وتوصيل الطرف السالب للبطارية مع مهبط الثنائيn (السالب) |
يتم توصيل الطرف الموجب للبطارية مع مهبط الثنائي النوع n (الطرف السالب) وتوصيل الطرف السالب للبطارية مع مصعد الثنائيp ( الموجب) |
| حاجز الجهد | يقل | يزداد |
| الجهد | جهد الأنود أكبر من الكاثود. | جهد الكاثود أكبر من الأنود. |
| المقاومة | قليلة | لا نهائية ( كبيرة جداً) |
| مرور التيار | يمر | لا يمر |
| العمل | مقوم للتيار المتردد | مقوم للتيار المتردد |
- يستخدم الثنائي البلوري كمقوم للتيار المتردد.
|
منحنى التيار - الجهد ( I-V ) الثنائي: - من المحنى: يسرى تيار في الثنائي، عندما يكون فرق جهد المصدر أكبر من حاجز الجهد في حالة الانحياز الأمامي. - زيادة بسيطة في فرق جهد المصدر، يسبب زيادة كبيرة في التيار. - في حالة الانحياز العكسي، إذا وصل الجهد إلى جهد الانهيار، يسري تيار كة يؤدي إلى تلف الثنائي. كما في الشكل المقابل. - |
 |
الترانزستور :
- هناك نوعان رئيسيان من الترانزستورات:
الترانزستور ثنائي القطبية، وترانزستور تأثير المجال.
- يتكون الترانزستور ثنائي القطبية من ثلاث طبقات من بلورات المواد
شبه الموصلة، بحيث يتكون من ثانئيين بلوريين.
- طبقات الترانزستور الثلاث هي:
القاعدة(B): وهي الأقل سمك
الباعث (E): ويميز بوجود سهم على توصيلتة مع القاعدة،
والسهم يشير باتجاه الطبقة (p).
المجمع (C): وهي الطبقة التي لا يشار إليها بسهم على
توصيل هذه الطبقة مع القاعدة.
والشكل التالي يبين نوعي الترانزستور:
 |
 |
-استخدامات الترانزستور:
1- مضخما للتيار أو الجهد أو القدرة الكهربائية.
2- مفتاحاً سريع الفتح والغلق.