أشباه الموصلات

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

ما الذي يمكن من خلاله إحداث تغيير في القدرة التوصيلية لأشباه الموصلات؟

التركيب الكيميائي

الحقل الكهربائي

الضغط الجوي

درجة الحرارة وكثافة الشوائب (correct)

ماذا يحدث لأشباه الموصلات عند درجة الصفر المطلق؟

تصبح عازلة (correct)

تكون موصلة بشكل جيد

تكون في حالة سائلة

تظل في حالة غازية

ما هو التأثير الرئيسي لكثافة الشوائب على أشباه الموصلات؟

تغيير القوة المغناطيسية

تحسين القدرة التوصيلية (correct)

زيادة ضغطها

تحديد اللون

كيف تؤثر الشوائب البلورية على صفات أشباه الموصلات؟

تحسن أدائها الكهربائي Signup and view all the answers

ما هي الشرائط التي تساهم في توصيل التيار الكهربائي؟

الشرائط المملوءة جزئيًا بالإلكترونات Signup and view all the answers

لماذا لا تساهم الشرائط المملوءة بالكامل في التوصيل الكهربائي؟

لأن جميع مواقعها مشغولة بالإلكترونات Signup and view all the answers

أي من الخيارات التالية صحيحة حول الشرائط:

الشرائط المملوءة جزئيًا تعد الأكثر فعالية في توصيل التيار Signup and view all the answers

متى تكون الفجوة الطاقية مباشرة؟

عندما تقع أعلى نقطة في شريط التكافؤ وأدنى نقطة في شريط التوصيل عند نفس النقطة Signup and view all the answers

ما هي الفجوة الطاقية غير المباشرة؟

عندما تقع أعلى نقطة في شريط التكافؤ وأدنى نقطة في شريط التوصيل عند مناطق مختلفة Signup and view all the answers

ما هو العنصر الأساسي لتحديد الفجوة الطاقية؟

موضع النقاط في شريط التكافؤ والتوصيل Signup and view all the answers

كيف يتم تصنيف الفجوات الطاقية؟

مباشرة وغير مباشرة Signup and view all the answers

ما الذي يشار إليه بعبارة 'المنطقة الذاتية التوصيل'؟

هي الحالة التي يكون فيها عدد الشوائب منخفضًا جداً Signup and view all the answers

كيف تتبع العلاقة بين درجة الحرارة وشريط التكافؤ؟

كلما زادت درجة الحرارة، تنتقل الإلكترونات من شريط التكافؤ إلى شريط التوصيل Signup and view all the answers

Study Notes

أشباه الموصلات (Semiconductors)

أشباه الموصلات مواد صلبة موصلية، لكن موصليتها للتيار الكهربائي متوسطة بين جيدة التوصيل وعازلة.
يمكن التحكم في قابليتها للتوصيل بتغيير درجة الحرارة أو كثافة الشوائب.
عند درجة الصفر المطلق، تكون أشباه الموصلات عازلة خاصةً إذا كانت بلوراتها نقية.
تتراوح المقاومة النوعية (resistivity) لهذه المواد عند درجة حرارة الغرفة بين 10³ و10⁴ أوم-سم. وهذا قيمة متوسطة بين المواد الموصلة الجيدة والمتعزلة
الشرائط المملوءة جزئيًا بالإلكترونات هي المسؤولة عن توصيل التيار الكهربائي. أما المملوءة أو الخالية منها تمامًا فلا.
إذا كانت الفجوة الطاقية (E) بين أعلى نقطة في شريط التكافؤ (Valence band) وأدنى نقطة في شريط التوصيل (Conduction band) كبيرة، تكون المادة عازلة.
مع انخفاض عظمة الفجوة الطاقية، تزداد قدرة الإلكترونات على الانتقال من شريط التكافؤ إلى شريط التوصيل عند درجات حرارة عادية. تزداد هذه القدرة مع ارتفاع الحرارة.
الضوء الساقط على المادة يمكن أن يُحدث نفس النتيجة إذا كانت طاقة الفوتونات كافية للتغلب على الفجوة الطاقية.
تتميز أشباه الموصلات عن الفلزات بسهولة تغيير معامل التوصيل الكهربائي بإضافة شوائب.
أنواع الشوائب تحدد إذا كانت النواقل عبارة عن إلكترونات (n) أو ثقوب (p).
السيليكون والجرمانيوم أشهر أشباه الموصلات، وهي رباعية التكافؤ ذات بناء بلوري من النوع الماسي (Diamond structure).
المركبات شبه الموصلة تكون من النوع AB، حيث A عنصر ثلاثي التكافؤ و B عنصر خماسي التكافؤ (نوع III-V).
أمثلة على مركبات III-V هي InSb, GaAs, InP, AlSb.
إذا كان A ثنائي التكافؤ و B سداسي التكافؤ فإنها تسمى مركبات II-VI مثل ZnS, CdSe, PbTe.
الفجوة الطاقية تعتمد على درجة الحرارة، وتضيق مع زيادة درجة الحرارة
الفجوة الطاقية إما أن تكون مباشرة (Direct) أو غير مباشرة (Indirect).
الكتل الفعالة للإلكترونات في السيليكون والجرمانيوم تختلف عن الكتلة الحرة للإلكترون.
السلوك الذاتي لأشباه الموصلات (Intrinsic behavior) يعتمد على توزيع فيرمي - ديراك للإلكترونات والثقوب عند درجة حرارة معينة.
تحدث عملية التوصيل الذاتي عندما يكون وجود النواقل الكهربائية ناتجًا فقط عن إثارة الإلكترونات من شريط التكافؤ إلى شريط التوصيل.
غالبًا ما تكون الشوائب مصدرًا لزيادة أعداد الإلكترونات أو الثقوب، خصوصًا بدرجات حرارة منخفضة.
الشوائب المانحة (Donors) توفر إلكترونات للمادة
الشوائب القابلة (Acceptors) تقبل الإلكترونات من شريط التكافؤ
أعداد الإلكترونات والثقوب في أشباه الموصلات تعتمد على دالة فِرمي بالإضافة إلى درجة الحرارة.
كثافة الحالات للإلكترونات تختلف عن k.
كثافة الإلكترونات و الثقوب لا تتأثر بشوائب قليلة
قانون التفاعل الكتلي (Law of mass action) ينص على أن حاصل ضرب كثافة الإلكترونات والثقوب ثابت.
مستوى فيرمي يفصل بين الحالات المملوءة و الحالات الخالية. يكون في منتصف الفجوة الطاقية في حال كانت درجة الحرارة 0=ت.
تعديل المادة شبه الموصلة بإضافة الشوائب يسمى التَّعْدِيل.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

يتناول هذا الاختبار خصائص أشباه الموصلات وطرق التحكم في قابليتها للتوصيل. اكتشف كيف تتأثر المقاومة النوعية وطاقات الفجوة في هذه المواد بالحرارة والتأثيرات الخارجية. اختبر معلوماتك حول كيفية عمل أشباه الموصلات في التطبيقات المختلفة.