شبه الموصل

مبادئ أساسية


الدوائر المتكاملة تحتوي على نبائط إلكترونية فوق مواد شبه موصلة مصنوعة من السليكون وهي الأوسع انتشارًا. وهذه الدائرة جزء مكبر من شريحة ذاكرة النفاذ العشوائي. تحتوي الشريحة على آلاف المقاطع مثل هذا الشكل.
نبائط أشباه الموصلات. تتضمن هذه النبائط الصمامات الثنائية شبه الموصلة والمصابيح شبه الموصلة والليزرات شبه الموصلة وكواشف الإشعاع شبه الموصلة والخلايا الشمسية والترانزستورات. وتصنع هذه النبائط بتكوين مناطق معينة في أشباه الموصلات سواء من النوع س أو النوع م.

الصمامات الثنائية شبه الموصلة. تسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط ولهذا تستعمل بمثابة مقومات للتيار. فهي تحتوي على قطعة من زرنيخيد الجاليوم أو الجرمانيوم أو السليكون مع منطقة من النوع س، وكذلك منطقة من النوع م. يطلق على مكان تلاصق المنطقتين وصلة م ـ س. وعندما يكون في المنطقة م شحنات موجبة ويكون في المنطقة س شحنات سالبة، فإن النوع م يجذب الإلكترونات من المنطقة س، وكذلك يجذب النوع س الفجوات الموجبة من النوع م. وحينئذ يكون هناك تيار كهربائي مار عبر الوصلة. أما إذا شُحنت منطقة النوع م بشحنة سالبة، ومنطقة النوع س بشحنة موجبة، فلا يمر تيار عبر الوصلة. ذلك بسبب صد النوع م لإلكترونات النوع س وصد النوع س فجوات النوع م.

ويمكن لأنواع أخرى من الصمامات الثنائية شبه الموصلة مثل الأساكي أن تتذبذب. تُولد هذه الصمامات موجات راديو عالية التردد تستعمل في الاتصالات والرادار أو الأغراض الأخرى.

المصابيح شبه الموصلة. تحتوي على صمامات ثنائية دقيقة من فوسفيد الجاليوم الذي ينتج الضوء بقدرة كهربائية ضئيلة. وتستخدم هذه المصابيح في العديد من الأجهزة الإلكترونية.

الليزرات شبه الموصلة تنتج حزمة ضيقة من ضوء مكثف. وهي ليزرات فعالة لكن ضوءها يغطي مدى تردد أوسع من الضوء الصادر عن الليزرات الأخرى.

وكواشف الإشعاع شبه الموصلة تبين وجود وشدة أشعة جاما والأشعة السينية التي تستعمل بكثرة في البحث العلمي.

الخلايا الشمسية تحول أشعة الشمس إلى كهرباء. تصنع هذه الخلايا من شرائح من السليكون مع وصلة م ـ س قرب السطح. يفقد الضوء الذرة إلكترونات منتجًا إلكترونات حرة وفجوات تسير محدثة التيار الكهربائي.

الترانزستور يُستعمل في تضخيم الإشارات الكهربائية، ويعمل كمذبذبات، كما يُستخدم في تصنيع دوائر إلكترونية للعمليات الحسابية والمنطقية. ويحتوي بعض أنواع الترانزستور على أكثر من وصلة م ـ س.