تعريف “المواد شبه الموصلة”

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

المواد شبه الموصلة الفيزياء

المواد شبه الموصلة هي موادٌ ذات مقاومة كهربائية أقل من مقاومة المواد العازلة لكنها أكبر من المواد الموصلة.

يحتوي تركيب المعادن نسبة جيدة من الإلكترونات الحرة التي يمكنها توصيل التيار الكهربائي؛ وفي المقابل تكاد المواد العازلة أن تخلو من هذه الإلكترونات الحرة.

أما المواد شبه الموصلة، مثل الجرمانيوم والسيليكون فتمتلك بعض الإلكترونات الحرة التي يمكنها تقل التيار الكهربائي. يتكون التركيب الإلكتروني لعنصري الجرمانيوم والسيليكون بامتلاك كلٍ منهما أربعة إلكترونات في المدار الخارجي (مدار التكافؤ).

بإضافة كمية بسيطة من عنصر آخر يحتوي مداره الخارجي على خمسة إلكترونات، مثل الفسفور– تُسمى العملية إشابة – تتوفر إلكترونات حرة إضافية، وينتج عن ذلك شبه الموصل من النوع – n.

وإذا تمت الإشابة بعنصر يحتوي مداره الخارجي على ثلاثة إلكترونات، مثل البورون، يتكون نقص في إلكترونات بعض الذرات (يُسمى نقص الإلكترون بالفجوة)، وبذلك يمكن للإلكترونات الحرة السريان نحو الفجوة. المادة المنتجة في هذه الحالة تُسمى شبه الموصل من النوع – p.