شبه موصل مشاب

استخدامات شبه الموصل المشاب

وعلى صعيد آخر، يتكون نوع NPN من طبقتين من النوع n وبينهما طبقة من النوع p. أما نوع الترانزستور PNP فهو كذلك «شطيرة» يتكون من شطرين من النوع P وبينهما طبقة من النوع n.

• أجهزة أخرى تستعمل شبه الموصل المشاب:
• الليزر.
• الخلية الضوئية.
• المستشعر الضوئي.
• الثنائي الباعث للضوء.
• المقداح.

في هذا الإطار، تدخل أشباه الموصلات المشابة في تركيب عدد كبير من الأجهزة الكهربائية. ثنائي المساري يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد. وهو يتركب من نوع بي و «نوع إن» موصولان مباشرة مع بعضهما فيما يسمى وصلة بي إن. أغلب أنواع ثنائي المساري في الوقت الحالي تستعمل شبه موصل السيليكون أو الجرمانيوم.

في هذا الإطار، الترانزستور - وهو مفتاح يمرر التيار ويغلقه - يستعمل كذلك شبه الموصل المشاب. أحد أنواع الترانزستور من نوع «ترانزستور وصلة ثتائية الأقطاب» (Bipolar junction transistor (BJT . وأغلب الأنواع المستخدة من ترانزستور BJT هي: نوع NPN و PNP.

من جهة ثانية، كما يوجد نوع ترازستور يسمى ترانزستور حقلي (Field-effect transistor (FET أو «ترانستور التأثير الحقلي» وهو يعتمد كذلك على شبه الموصل المشاب. وهو يختلف عن «ترانزستور وصلة ثنائي الأقطاب» BJT في كونه ذو قطب واحد، ومنه ما له «قناة نوع إن» N-channel أو «قناة نوع بي» P-channel. وتنقسم أنواع الترانزيستور الحقلي FET إلى نوعين: ترانزيستور حقلي ذو وصلة بوابة junction gate FET (JFET) وترانزستور حقلي ذو بوابة معزولة insulated gate FET (GFET)).

شبه الموصل الموجب

كذلك، وتمثل الفجوات أغلبية حاملات الشحنة في «شبه الموصل نوع بي» وتقل فيه الإلكترونات.

إضافةً إلى ذلك، يكون مستوى طاقة فيرمي في «النوع بي» أقل من طاقة فيرمي لشبه الموصل الذاتي (السيليكون). ويكون فيه مستوى طاقة فيرمي أقرب إلى نطاق التكافؤ عن قربه إلى نطاق التوصيل.

من جانب آخر، وتصنع أشباه الموصلات نوع «بي» عن طريق إشابة شبه موصل ذاتي بشوائب مستقبلة للإلكترونات. أحد أنواعها يتكون من السيليكون ومشاب بالبورون.

في هذا الإطار، شبه الموصل الموجب أو شبه الموصل نوع بي، يختلف عن «النوع إن» في كونه يحتوي على تركيز أعلى للفجواتمقارنةً بتركيز الإلكترونات.

في هذا الإطار، ويسمى «نوع بي» حيث تكثر فيه الشحنات الموجبة positive charge وهي شحنة الفجوات.

إشابة شبه الموصل

وعلى صعيد آخر، يمكن لمجموعة III-V semiconductors أن تستعمل ذرات المجموعة 4 إما كمانحة أو مستقبلة. وعندما تأخذ ذرة من المجموعة 4 ملكن ذرة من المجموعة 3 في الشبكة البلورية لشبه الموصل النقي، فإن ذرة المجموعة 4 تعمل كمانح.

ومن ناحية أخرى، ذرات المشيب المانحة فيها عدد أكبر من إلكترونات التكافؤ من الذرة التي حلت محلها في شبة الموصل النقي. ذرات المشيب المانحة تمنح من ذرات التكافؤ إلى نطاق التوصيل في شبه الموصل، مما يزيد من عدد الإلكترونات في شبه الموصل الذاتي. تلك الإلكترونات الزائدة تزيد من تركيز الإلكترونات الحاملة (n0) في شبه الموصل، فتجعله من «النوع إن» n-type.

وفي السياق ذاته، توجد مجموعة من أشباه الموصلات «أشباه الموصلات 4» تستعمل المجموعة 5 (وتسمى مجموعة النيتروجين) كذرات مانحة ة، كما تعمل المجموعة 3 (من الجدول الدوري، وتسمى مجموعة البورون) كذرات مستقبلة.

بحسب ـ قائمة مواد شبه الموصلات يستعمل نوع

علاوةً على ذلك، وبالعكس، إذا أخذت ذرة من المجموعة 4 مكان ذرة من عناصر المجموعة 5، فتكون ذرة المجموعة 4 ذرة مستقبلة. ذرات المجموعة 4 يمكنها العمل إما كذرات مانحة أو ذرات مستقبلة، ولذلك فإنهم معروفون بأنهم شوائب متذبذبة.

كذلك، III-V semiconductor ، شبه الموصل المركب، يستعمل مجموعة 6 من الجدول الدوري كذرات مانحة، ويستعمل ذرات المجموعة 2 (فلز قلوي ترابي) كذرات مستقبلة.

ومن جهة أخرى، ذرات المشيب المستقبلة لها إلكترونات أقل عدداً من إلكترونات الذرة التي حلت محلها في شبه الموصل النقي. فإنها تستقبل إلكترونات من نطاق التكافؤ في شبه الموصل النقي. فهي تزيد من عدد الفجوات في شبه الموصل النقي. وتزيد الفجوات من تركيز الفجوات الحاملة (p0) في شبه الموصل، وتنتج بذلك «شبه الموصل نوع بي» p-type .

وفي هذا الصدد، ذرات شبه الموصل وذرات الإشابة تعرف من أعمدة الجدول الدوري للعناصر التي نجدها فيها. وكل عمود في الجدول الدوري يعطي عدد إلكترونات التكافؤ في كل ذرة منها، وهل هي ذرة مانحة في شبه الموصل النقي أم تكون ذرة مستقبلة.

علاوةً على ذلك، تنقسم أشباه الموصلات من حيث تجانس تكوينها إلى أشباه موصلات ذاتية وأخرى مشابة، حيث تعتمد أشباه الموصلات الذاتية على نوع واحد من الذرات، أما المشابة فتتداخل مواد متغايرة معها. تلك الشوائب تكون من ذرات عناصر مختلفة عن ذرات شبه الموصل نفسه. تلك الذرات «الدخيلة» إما أن تكون مانح إلكترونات أو مستقبل إلكترونات من شبه الموصل، لأنها تغير تركيز الإلكترونات والفجوات في شبه الموصل. وتصنف ذرات المُشيب بأنها إما ذرات مانحة أو ذرات مستقبلة بحسب سلوكهما في شبه الموصل النقي.

شبه الموصل السالب

إضافةً إلى ذلك، في النوع «إن» يكون مستوى طاقة فيرمي أعلى من مستوي الطاقة في شبه الموصل النقي، ويكون مستواها أقرب لنطاق التوصيل من نطاق التكافؤ.

من جانب آخر، وتصنع «أشباه الموصلات نوع إن» من شبه موصل ذاتي (أي شبه موصل في حالته النقية)، وتتم إشابته بمُشِيب مانح للإلكترونات. منها ما يكون شبه الموصل من السيليكون ومشاب بالفسفور (فيعتبر الفسفور مانح لإلكترونات).

من جانب آخر، تكون الإلكترونات والفجوات في «شبه الموصل نوع إن». هي حاملات الشحنة وتغلب فيها الإلكترونات على الفجوات.

وفي هذا الصدد، شبه الموصل السالب أو شبه موصل نوع N-type semiconductor) n) هو شبه موصل ذاتي فيه تركيز كبير للإلكترونات أعلى من تركيز الفجوات. ونقول «نوع إن» لأنه تكثر فيه الشحنات السالبة negative charge وهي إلكترونات.