شبه موصل مشاب: الفرق بين النسختين

'''شبه الموصل الخارجي''' (extrinsic semiconductor) هو [[شبه موصل]] تحول من كونه [[شبه موصل داخلي]] إلى خارجي بعد إجراء عملية [[تشويب]] تغير من خصائصه الإلكترونية .<ref>{{مرجع ويب| مسار = https://www.britannica.com/science/n-type-semiconductor | عنوان = معلومات عن شبه موصل مشوب على موقع britannica.com | ناشر = britannica.com|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190318195024/https://www.britannica.com/science/n-type-semiconductor|تاريخ أرشيف=2019-03-18}}</ref><ref>{{مرجع ويب| مسار = https://zthiztegia.elhuyar.eus/kontzeptua/135262 | عنوان = معلومات عن شبه موصل مشوب على موقع zthiztegia.elhuyar.eus | ناشر = zthiztegia.elhuyar.eus|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20191209135449/https://zthiztegia.elhuyar.eus/kontzeptua/135262|تاريخ أرشيف=2019-12-09}}</ref> يؤدي التشويب (إضافة مادة آخرى) إلى إختلاف تركيز [[الإلكترونات]] و[[الفجوات]] في شبه الموصل عند [[التوازن الحراري]]. وبحسب المواصفات المطلوبة لشبه الموصل الناتج يتم اختيار المشوب ومقدار التشويب .

* شبه موصل سالب

=== شبه الموصل السالب ===

[[Imageملف:N-Type Semiconductor Bands.svg|leftيسار|thumbتصغير|200px|مستويات الطاقة في شبه الموصل نوع "إن" . النقط السوداء في نطاق التوصيل هي إلكترونات ، والحلقات في نطاق التكافؤ هي [[فجوة|فجوات]]. ويبين الشكل أن الإلكترونات تمثل أغلبية حاملات الشحنات . ]]

'''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 .

وتصنع "أشباه الموصلات نوع إن " من شبه موصل ذاتي (أي شبه موصل في حالته النقية) ، ويتم [[تشويب|تشويه]] بمشوب عاطي للإلكترونات donor. منها ما يكون شبه الموصل من السيليكون ومشوب ب [[الفوسفور]] (فيعتبر الفسفور عاطي لإلكترونات) .

في النوع إن يكون [[طاقة فيرمي|مستوى طاقة فيرمي]] أعلى من مستوي الطاقة في شبه الموصل النقي ، ويكون مستواها أقرب لـ [[نطاق التوصيل]] من [[نطاق التكافؤ]].

=== شبه الموصل الموجب ===

[[Imageملف:P-Type Semiconductor Bands.svg|leftيسار|thumbتصغير|200px|نطاقات الطاقة في شبه موصل نوع بي. النقاط السوداء في [[نطاق التوصيل]] هي إلكترونات ، والحلقات في [[نطاق التكافؤ]] هي [[فجوة|فجوات]] . ويوضح الشكل أن الفجوات هنا تمثل أغلبية حاملات الشحنات .]]

ويسمى "نوع بي" حيث تكثر فيه الشحنات الموجبة positive charge وهي شحنة الفجوات .

وتمثل الفجوات أغلبية حاملات الشحنة في "شبه الموصل نوع بي" وتقل فيه الإلكترونات .

وتصنع أشباه الموصلا نوع بي عن طريق تشويب شبه موصل ذاتي بشوائب تأخذ إلكترونات

. أحد أنواعها يتكون من [[السيليكون]] مشوب بـ [[بورون|البورون]].

يكون [[طاقة فيرمي|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]].

== استخدامات شبه الموصل الدخيل ==

[[ترانزستور|الترانزستور]] - وهو مفتاح يمرر التيار ويغلقة - يستخدم أيضا شبه الموصل الدخيل . أحد أنواع الترانزستور من نوع "ترانزستور وصلة ثتائية الأقطاب "

( Bipolar junction transistor (BJT . ومعظم الأنواع المستخدة من ترانزستور BJT هي: نوع NPN و PNP.

يتكون نوع NPN من طبقتين من نوع n وبينهما طبقة من نوع p. أما نوع الترانزستور PNP

فهو أيضا "سنداوتش " يتكون من شطرين من نوع P وبينهما طبقة من نوع n .

كما يوجد نوع ترازستور يسمى [[ترانزستور حقلي]]

(Field-effect transistor (FET أو "ترانستور التأثير الحقلي " وهو يعتمد أيضا على شبه الموصل المشوب . 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 أنوع الترانزيستور الحقلي FET إلى نوعين : ترانزيستور حقلي ذو وصلة بوابة

junction gate FET (JFET) و نرانزستور حقلي ذو بوابة معزولة insulated gate FET

* [[خلية شمسية|خلية ضوئية]]

* [[صمام ثنائي باعث للضوء]]

== تشويب شبه الموصل ==

تشويب شبه موصل هي عملية تنقل شبه الموصن من شبه موصل ذاتي إلى شبه موصل دخيل . خلال عملية التشويب "ندخل" شوائب من الذرات مناسبة في شبه الموصل . تلك الشوائب تكون من ذرات عناصر مختلفة عن ذرات شبه الموصل نفسه . تلك الذرات "الدخيلة" إما أن تكون [[عاطية شحنات]] أو [[آخدة شحنات]] من شبه الموصل ، لأنها تغير تركيز الإلكترونات و [[فجوة|الفجوات]] في شبه الموصل. وتصنف ذرات الموشب بأنها إما ذرات عاطية أو ذرات آخدة بحسب سلوكهما في شبه الموصل النقي.

ذرات مشوب عاطية فيها عدد أكبر من [[إلكترون تكافؤ|إلكترونات التكافؤ]] من الذرة التي حلت محلها في شبة الموصل النقي . ذرات المشوب "العاطية" تعطي 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.

ذرات مشوب آخذ لها إلكترونات أقل عددا من إلكترونات الذرة التي حلت محلها في شبه الموصل النقي . فإنها "تأخذ" إلكترونات من [[نطاق التكافؤ]] في شبه الموصل النقي . فهي تزيد من عدد [[فحوة|الفجوات]] في شبه الموصل النقي . وتزيد الفجوات من تركيز الفجوات الحاملة (p₀) في شبه الموصل ، وتنتج بذلك "شبه الموصل نوع بي" p-type .

ذرات شبه الموصل و ذرات التشويب 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 عاطية في شبه الموصل النقي أم تكون ذرة آخذة.

توجد مجموعة من أشباه الموصلات " أشباه الموصلات 4 " تستخدم المجموعة 5 (وتسمى مجموعة النيتروجين) كذرات عاطية ، كما تعمل المجموعة 3 (من الجدول الدوري ، وتسمى مجموعة [[البورون]]) كذرات آخذة .

طبقا لـ [[قائمة مواد شبه الموصلات]] يستخدم نوع

يمكن لمجموعة III-V semiconductors أن تستخدم ذرات [[مجموعة الكربون|المجموعة 4]] إما كعاطية أو آخذة . وعندما تأخذ درة من المجموعة 4 ملكن ذرة من المجموعة 3 في [[شبكة بلورية|الشبكة البلورية]] لشبه الموصل النقي ، فإن ذرة المجموعة 4 تعمل كعاطي .

== المراجع ==

* {{مرجع كتاب | مؤلف=Neamen, Donald A.| عنوان=Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles (3rd ed.) | ناشر=McGraw-Hill Higher Education | سنة=2003 | id=ISBN 0-07-232107-5}}