حل بحث تعيين "العلوم والصحة" (التعيين الأول)

[زين2007]

عزيزي الطالب عليك أن تلخصه في حدود صفحة واحدة فقط كالمطلوب.. حتى تكون الاجابات مختلفة قدر الإمكان!!!...

أشباه الموصلات وأهم استخداماتها:

ظهور أشباه الموصلات وشيوع استخدامها له أثر كبير في حياة الناس. فصناعة رقاقاتالمشغلات الدقيقة (الميكروبروسيسور) والترانزستورات، أصبحت جزءاً مهما في تكوينالحاسب الآلي أو استخدام موجات الراديو. ويتم استخدام مادة السيليكون في إنتاجالغالبية العظمى من رقائق أشباه الموصلات والترانزستورات، الأمر الذي جعل منالسيليكون عصب الأجهزة الإلكترونية.
ما هو السيليكون؟يعد السيليكون أحدالعناصر الشائعة الوجود كمكون رئيسي للتراب والأحجار. وترتيبه في الجدول الدوريللعناصر بعد الألومونيوم مباشرةً، وقبل الكربون والجيرمنيوم. والكربونوالسيليكون والجيرمنيوم عناصر تتسم بخاصية فريدة في هياكلها الإلكترونية، فكل عنصرمن هذه العناصر يتسم بوجود أربع إلكترونات في مداره الخارجي، مما يمكن هذه العناصرمن تشكيل بلورات. والإلكترونات الأربعة تشكل سوياً اتحاداً ذرياً مع أربع ذرّاتمتجاورة مما ينتج عنه نظاماً شبكياً. فالشكل البلوري للكربون هو الماس، أماالسيليكون فالشكل البلوري الخاص به يميل إلى اللون الفضي المشابه للمعدن.
والمعادن بطبيعتها موصل جيد للطاقة الكهربائية لاحتوائها إلكترونات يمكنهاالتحرك بحرية بين الذرّات، والطاقة الكهربائية تنتج عن تدفق الإلكترونات. إلا أنبلورة السيليكون ليست من المعادن، فكافة الإلكترونات الخارجية فيها متشابكة فياتحاد ذري تام، وبالتالي لا تملك حرية التحرك بسهولة. وبلورة السيليكون النقية تعدتقريباً مادة عازلة، وبالتالي فإن قدراً ضئيلاً جداً من الطاقة الكهربائية يمكن أنيتدفق من خلالها.
تحويل السيليكون إلى موصليمكنك أن تغير من سلوكالسيليكون وتحوله إلى موصل للطاقة باتباع أي من الطريقتين التاليتين:
التحويلإلى سيليكون سالب:
بإضافة كميات ضئيلة من الفسفور أو الزرنيخ إلى بلورةالسيليكون. كل من الفسفور والزرنيخ يتسم بوجود خمس إلكترونات خارجية، وبالتالي فهوخارج نطاق خاصية العزل التي يتسم بها السيليكون الخام، والإلكترون الخامس في كلمنهما لا يجد أي شيء ليتحد معه، وبالتالي فهو يتمتع بحريةٍ في الحركة. والأمر لنيستلزم سوى إضافة قدر ضئيل للغاية من أي من هاتين المادتين من أجل خلق إلكتروناتحرة تسمح بتدفق تيار كهربائي عبر السيليكون. وجعله موصلا جيدا للطاقة.
التحويلإلى سيليكون موجب:
باستخدام أي من عنصري البورون أو الجاليوم ليقوم أي منهمابمهمة تغيير طبيعة السيليكون. وهذان العنصران يتسمان بميزة رئيسة في التكوين الذريلكل منهما، حيث لا يوجد في أي منهما إلا ثلاثة إلكترونات خارجية، وبالتالي عندمايتم خلط أي من هذين العنصرين مع عنصر السيليكون تتكون فيه فتحات نتيجة وجود إلكترونفي السيليكون لا يجد نظيراً له في العنصر الآخر لكي يتحد معه، وغياب هذا الإلكترونيؤدي عمل شحنة موجبة. ووجود مثل هذه الفتحة على سطح السيليكون يمكن من اتحادالإلكترون الحر مع أي إلكترون قادم من أي عنصر آخر، مما يجعل من السيليكون من هذاالنمط موصلاً جيداً للطاقة.
هذه الكمية الضئيلة التي تضاف إلى السيليكون من أيمن هذه العناصر الأربعة، هي التي تحوله من مادة عازلة إلى موصل جيد، لكنه ليسممتازا، ومن هنا جاءت تسمية أشباه الموصلات.
والسيليكون الإيجابي أو السلبي لايعمل بكفاءة، ولكن عندما تضعهما سوياً ينتج عن تفاعلهما ذلك السلوك المدهش الذيتقوم به أشباه الموصلات.
الصمام الثنائي:يعد الصمام الثنائي أصغر وأبسطجهاز ضمن أشباه الموصلات، حيث يسمح هذا الصمام بتدفق التيار في أحد الاتجاهين دونالاتجاه الآخر. فأنت حين تقوم بوضع السيليكون بنوعيه الموجب والسالب في أحدالصمامات الثنائية تنتج ظاهرة مثيرة للدهشة هي التي تعطي الصمام الثنائي خصائصهالمميزة.
فالتفاعل بين نوعي السيليكون السالب والموجب لم يؤت ثماره بعد، حيث لاتتولد عنه أي كهرباء، والسبب في ذلك أن الإلكترونات السالبة في السيليكون من النوعالسالب تنجذب إلى الطرف الموجب من البطارية، في الوقت الذي تنجذب فيه الفتحاتالموجبة في النوع الموجب إلى الطرف السالب من البطارية. وعليه لا ينتج عن تفاعلنوعي السيليكون أي تيار كهربائي نتيجة أن الإلكترونات والفتحات يتحرك كل منهما فيالاتجاه الخاطئ.
هنا يأتي دور الصمام الثنائي الذي يعمل على إعادة توجيه حركةالإلكترونات والفتحات في الاتجاه الصحيح. ويكون الأثر الناتج عن هذه التفاعلات تدفقالتيار بشكل جيد خلال رقاقة السيليكون.
الترانزستورات والرقاقاتيتم تصنيعالترانزستور باستخدام ثلاث طبقات، بدلاً من الطبقتين اللتين تستخدمان في صناعةالصمام الثنائي. والترانزستور يبدو وكأنه يضم صمامين وضعا في وضع عكسي تجاه بعضهماالبعض، وهذا الوضع العكسي يحول دون تدفق أي تيار من خلال الرقاقة إلى حد كبير. ولكنعندما يتم تعريض الطبقة الوسطى من الترانزستور لنسبة ضئيلة من التيار، فإن كميةأعلى من التيار سوف تتدفق عبر طبقات الترانزستور في مجمله، وهو الأمر الذي يعطيالترانزستورات الطابع التحويلي الذي تتميز به من حيث انها يمكن من خلالها لكميةضئيلة من التيار أن تشغل أي تعطل كمية كبيرة من التيار.
والرقاقة قطعة منالسيليكون يمكنها أن تحمل آلاف الترانزستورات، ومن خلال هذه الترانزستورات التيتعمل كمحولات يمكن خلق بوابات بولونية يمكن عن طريقها تصنيع رقائق المشغلات الدقيقة (الميكروبروسيسورز.