انصاف النواقل - الالكترونيات .. الفيزياء

تقليص
X
 
  • تصفية - فلترة
  • الوقت
  • عرض
إلغاء تحديد الكل
مشاركات جديدة

  • انصاف النواقل - الالكترونيات .. الفيزياء

    انصاف النواقل - الالكترونيات .. الفيزياء

    انصاف النواقل

    اعتمدت معظم الدوائر الالكترونية الموجودة حتى الآن في تركيبها بشكل اساسي على الصمامات . الا انه منذ الخمسينات ، ظهرت نزعة راسخة لاستبدالها بالترانزستور الذي يتميز بصغر حجمه ، وخفة وزنه ، وصلابته ، وعدم حاجته لتيار تسخين ، وقدرته العمل مستعينا بفلطية صغيرة . والترانزستورات عبارة عن مكونات تصنع من المواد التي تسمى أنصاف النواقل .

    والجدير بالذكر أن معظم الفلزات ناقلة جيدة للكهرباء لانها تحتوي على عدد كبير من الالكترونات الطليقة ، وأن معظم المواد غير الفلزية لا تحتوي الا على عدد قليل مـن الالكترونات النقلية بسبب ارتباطها المحكم بنواة الذرة نفسها ولهذا السبب تسمى هذه المواد أجساما عازلة وهناك نوع ثالث من المواد تكون طاقة الالكترونات فيه كافية لكسر الطوق الذي يربطها واطلاقها من ا مكنتها - ويطلق على هذه المواد اسم نصف النواقل مثل السيليسيوم والجرمانيوم والسيلينيوم .
    بالاضافة الى ذلك ينخفض عدد الالكترونات الطليقة في نصف النواقل كلما انخفضت درجة حرارتها ، وتنعدم اطلاقا اذا بلغت درجة حرارتها الصفر المطلق ذلك انه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كلما زادت طاقة الالكترونات ، وارتفع بالتالي عددها القادر على كسر الرباط الذي يقيدها . ولهذا السبب ، تنخفض مقاومة نصف النواقل كلما ارتفعت درجة حرراتها بعكس المعادن التي تزيد مقاومتها مع ارتفاع درجة الحرارة .

    يتميز نصف الناقل البلوري بمناقلية صغيرة لكن هذه المناقلية تكبر الى حد كبير اذا اضيفت الى نصف الناقل بعض الشوائب .

    والمعروف أن بلور الجرمانيوم يحتوي في طبقة التكافؤ الخارجية فيه على اربعة الكترونات يرتبط كل منها بالذرة المجاورة بواسطة رابطة تكافؤ تساهمية . أما ذرة الزرنيخ مثلا ، فانها تحتوي في طبقتها الخارجية على خمسة الكترونات فقط . ولو أضيف ت الى مادة الجرمانيوم ، اثناء تبلورها ، كمية من الزرنيخ ، يبقى فيه الكترون
    واحد احتياطي لكل ذرة من ذرات الزرنيخ الموجودة في الشبكة . هذا الالكترون يساهم مع بقية الالكترونات المماثلة له بنقل التيار . وقد سمي هذا النوع من النقل الكهربائي النقل . . - س ( سالب ) . اما في حال اضافة ذرات الانديوم ، التي تحتوي كل منها على ثلاثة الكترونات في طبقتها الخارجية ، الى مادة الجرمانيوم ، فانه يتبقى داخل المجموعة عدد من الثقوب وبما أن الكترونات التكافؤ ليست طليقة حتى تنجرف الى هنا وهناك ، فانها تسقط داخل الثقوب المجاورة لها وتعتبر الثقوب في هذه الحالة بمثابة شحنات موجبة ، ويسمى النقل الناتج عنها النقل - م ( موجب ) وتعتبر كل من الالكترونات والثقوب بمثابة حاملات للشحنة ، كما انه يوجد داخل كل نوع من انواع النقل الكهربائي بضعة حاملات للشحنة من النوع المضاد له .
    ولهذا السبب فان الثقوب في الصنف م والالكترونات في الصنف س تسمى اغلبية الحاملات .

    ( فوق ، الى اليسار ) حركة » ثقب » محمل بشحنة موجبة في مجال كهربائي . ( فوق الى اليمين ) التقويم بواسطة الالتحام م - س .
    ( الى الاسفل ) شبكة جرمانيوم وتحتوي على شوائب الزرنيخ )

    واذا وصلنا نصف ناقل من الصنف - م الى نصف ناقل من الصنف - س وسلطنا على الوصلة فلطية كهربائية بشكل يجعل من الصنف الاول موجبا ومن الثاني سالبا ، تضطر حاملات الشحنة تحت تأثير المجال أن تسير باتجاه الوصلة حيث تتحد مع بعضها البعض .

    ينتج عن ذلك توليد حاملات أخرى للشحنة خلف الوصلة ويتدفق التيار طالما كانت العملية مستمرة . أما في حالة عكس الفلطية ، فان الشحنات تبتعد عن بعضها البعض ولا يتدفق بالتالي سوى تيار ضئيل جدا ، لذلك تعتبر الوصلة نصف الناقلة بمثابة مقوم كهربائي .

    اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 14.55 (1)_1.jpg 
مشاهدات:	3 
الحجم:	134.2 كيلوبايت 
الهوية:	247176 اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 14.56_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	90.3 كيلوبايت 
الهوية:	247177 اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 14.56 (1)_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	153.6 كيلوبايت 
الهوية:	247178

  • #2
    Semiconductors - Electronics .. Physics

    Semiconductors

    Most of the electronic circuits that exist so far have relied primarily on valves in their composition. However, since the fifties, there has been a strong tendency to replace them with the transistor, which is characterized by its small size, light weight, solidity, and lack of need for heating current, and its ability to operate using a small voltage. Transistors are components made of materials called semiconductors.

    It is worth noting that most metals are good conductors of electricity because they contain a large number of free electrons, and that most non-metallic materials contain only a small number of conductive electrons because of their tight connection to the nucleus of the atom itself, and for this reason these materials are called insulating bodies. There is a third type of materials in which the energy of the electrons is sufficient to break the ring that connects them and release them from their places - these materials are called semiconductors such as silicon, germanium and selenium.
    In addition, the number of free electrons in semiconductors decreases as their temperature decreases, and disappears completely if their temperature reaches absolute zero. This is because the higher the temperature, the more energy the electrons have, and thus the number of them capable of breaking the bond that binds them increases. For this reason, the resistance of semiconductors decreases as their temperature increases, unlike metals, whose resistance increases with increasing temperature. The crystalline semiconductor is characterized by a small conductivity, but this conductivity increases greatly if some impurities are added to the semiconductor.

    It is known that the germanium crystal contains in its outer valence layer four electrons, each of which is linked to the neighboring atom by a covalent valence bond. As for the arsenic atom, for example, it contains in its outer layer only five electrons. If an amount of arsenic is added to the germanium material during its crystallization, one spare electron remains for each of the arsenic atoms present in the network. This electron contributes with the rest of the electrons similar to it to transfer the current. This type of electrical transfer is called . - S (negative) transfer. If indium atoms, each of which has three electrons in its outer shell, are added to germanium, a number of holes remain within the group. Since the valence electrons are not free to drift here and there, they fall into the holes adjacent to them. In this case, the holes are considered positive charges, and the resulting transport is called M- (positive) transport. Both electrons and holes are considered charge carriers. Also, within each type of electrical transport, there are a few charge carriers of the opposite type. For this reason, holes in the M class and electrons in the S class are called the majority carriers.

    (Above, left) Movement of a "hole" carrying a positive charge in an electric field. (Above, right) Rectification by M-S coalescence.
    (Bottom) Germanium network containing arsenic impurities)

    If we connect a semiconductor of type M to a semiconductor of type S and apply an electric voltage to the junction in such a way that the first type becomes positive and the second negative, the charge carriers under the influence of the field are forced to move towards the junction where they combine with each other.

    This results in the generation of other charge carriers behind the junction and the current flows as long as the process continues. However, in the case of reversing the voltage, the charges move away from each other and only a very small current flows, so the semiconductor junction is considered an electrical rectifier.

    تعليق

    يعمل...
    X