المجموعات

أنواع مواد أشباه الموصلات "المجموعات والتصنيفات

أنواع مواد أشباه الموصلات

هناك أنواع مختلفة من مواد أشباه الموصلات.

هذه الأنواع المختلفة من أشباه الموصلات لها خصائص مختلفة قليلاً وتصلح لتطبيقات مختلفة في أشكال مختلفة من أجهزة أشباه الموصلات.

قد يكون بعضها قابلاً للتطبيق على تطبيقات الإشارات القياسية ، والبعض الآخر لمضخمات التردد العالي ، بينما قد تكون الأنواع الأخرى قابلة للتطبيق لتطبيقات الطاقة والبيئات القاسية أو غيرها لتطبيقات انبعاث الضوء. تميل كل هذه التطبيقات المختلفة إلى استخدام أنواع مختلفة من مواد أشباه الموصلات.

أنواع / تصنيفات أشباه الموصلات

هناك مجموعتان أو تصنيفان أساسيان يمكن استخدامهما لتحديد أنواع أشباه الموصلات المختلفة:

  • المواد الجوهرية: نوع جوهري من مادة شبه موصلة مصنوع ليكون نقيًا كيميائيًا. ونتيجة لذلك ، فإنها تمتلك مستوى توصيل منخفض جدًا مع وجود عدد قليل جدًا من حاملات الشحنة ، وهي الثقوب والإلكترونات التي تمتلكها بكميات متساوية.
  • مادة خارجية: أنواع Extrinisc من أشباه الموصلات هي تلك التي تمت إضافة كمية صغيرة من الشوائب إلى المادة الجوهرية الأساسية. تستخدم هذه "المنشطات" عنصرًا من مجموعة جدول دوري مختلفة ، وبهذه الطريقة سيكون لديها إلكترونات أكثر أو أقل في نطاق التكافؤ من أشباه الموصلات نفسها. هذا يخلق إما زيادة أو نقص في الإلكترونات. بهذه الطريقة يتوفر نوعان من أشباه الموصلات: الإلكترونات هي ناقلات سالبة الشحنة.
    • نوع- N: تحتوي مادة أشباه الموصلات من النوع N على فائض من الإلكترونات. وبهذه الطريقة ، تتوفر الإلكترونات الحرة داخل المشابك وتؤدي حركتها الإجمالية في اتجاه واحد تحت تأثير فرق الجهد إلى تدفق تيار كهربائي. هذا في أشباه الموصلات من النوع N ، حاملات الشحنة عبارة عن إلكترونات.
    • نوع ف: يوجد نقص في الإلكترونات في مادة أشباه الموصلات من النوع P ، أي أن هناك "ثقوب" في الشبكة البلورية. قد تنتقل الإلكترونات من موضع فارغ إلى آخر ، وفي هذه الحالة يمكن اعتبار أن الثقوب تتحرك. يمكن أن يحدث هذا تحت تأثير فرق الجهد ويمكن رؤية الثقوب تتدفق في اتجاه واحد مما يؤدي إلى تدفق تيار كهربائي. يصعب على الثقوب أن تتحرك أكثر من حركة الإلكترونات الحرة ، وبالتالي فإن حركة الثقوب أقل من حركة الإلكترونات الحرة. الثقوب عبارة عن ناقلات موجبة الشحنة.

مجموعات مواد أشباه الموصلات

المواد شبه الموصلة الأكثر شيوعًا هي المواد الصلبة غير العضوية البلورية. غالبًا ما يتم تصنيف هذه المواد وفقًا لموقعها أو مجموعتها داخل الجدول الدوري. يتم تحديد هذه المجموعات بواسطة الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي للعناصر المعينة.

في حين أن معظم مواد أشباه الموصلات المستخدمة غير عضوية ، يتم أيضًا فحص واستخدام عدد متزايد من المواد العضوية.

قائمة مواد أشباه الموصلات

هناك العديد من الأنواع المختلفة من مواد أشباه الموصلات التي يمكن استخدامها داخل الأجهزة الإلكترونية. لكل منها مزاياها وعيوبها ومجالاتها التي يمكن استخدامها فيها لتقديم الأداء الأمثل.


موادالرمز الكيميائي
/ معادلة
مجموعةتفاصيل
الجرمانيومGeرابعاتم استخدام هذا النوع من المواد شبه الموصلة في العديد من الأجهزة المبكرة من ثنائيات الكشف عن الرادار إلى الترانزستورات الأولى. تُظهر الثنائيات موصلية عكسية أعلى ومعامل درجة حرارة يعني أن الترانزستورات المبكرة يمكن أن تعاني من الهروب الحراري. يوفر تنقلًا أفضل لحامل الشحن من السيليكون ، وبالتالي يستخدم لبعض أجهزة التردد اللاسلكي. لا تستخدم على نطاق واسع هذه الأيام حيث تتوفر مواد أشباه الموصلات الأفضل.
السيليكونسرابعاالسيليكون هو أكثر أنواع المواد شبه الموصلة استخدامًا. ميزته الرئيسية هي أنه سهل التصنيع ويوفر خصائص كهربائية وميكانيكية عامة جيدة. ميزة أخرى هي أنه عند استخدامه للدوائر المتكاملة ، فإنه يشكل أكسيد السيليكون عالي الجودة الذي يستخدم لطبقات العزل بين العناصر النشطة المختلفة في IC.
مركب الزرنيخGaAsIII-Vزرنيخيد الغاليوم هو ثاني أكثر أنواع أشباه الموصلات استخدامًا بعد السيليكون. يستخدم على نطاق واسع في أجهزة RF عالية الأداء حيث يتم استخدام قابلية تنقل الإلكترون العالية. كما أنها تستخدم كركيزة لأشباه الموصلات III-V الأخرى ، على سبيل المثال InGaAs و GaInNAs. ومع ذلك ، فهي مادة هشة ولديها قابلية تنقل أقل للفتحة من السيليكون مما يجعل التطبيقات مثل ترانزستورات CMOS من النوع P غير مجدية. كما أنه من الصعب نسبيًا تصنيعه وهذا يزيد من تكاليف أجهزة GaAs.
كربيد السيليكونSiCرابعايجد كربيد السيليكون استخدامات في عدد من التطبيقات. غالبًا ما يتم استخدامه في أجهزة الطاقة حيث تكون خسائرها أقل بكثير ويمكن أن تكون درجات حرارة التشغيل أعلى من تلك الخاصة بالأجهزة القائمة على السيليكون. يمتلك كربيد السيليكون قدرة تحطيم تبلغ حوالي عشرة أضعاف قدرة السيليكون نفسه. كانت أشكال كربيد السيليكون عبارة عن أنواع من مواد أشباه الموصلات التي تم استخدامها مع بعض الأشكال المبكرة من المصابيح الصفراء والزرقاء.
نيتريد الغاليومGaNIII-Vبدأ هذا النوع من المواد شبه الموصلة في الانتشار على نطاق واسع في ترانزستورات الميكروويف حيث تكون درجات الحرارة العالية والقوى مطلوبة. يتم استخدامه أيضًا في بعض أجهزة الميكروويف المرحلية. يصعب تخدير الجاليوم لإعطاء مناطق من النوع p كما أنه حساس للتخلص من النفايات الصلبة ، ولكنه غير حساس نسبيًا للإشعاع المؤين. تم استخدامه في بعض المصابيح الزرقاء.
فوسفيد الجاليومالفارقIII-Vوجدت مادة أشباه الموصلات هذه العديد من الاستخدامات في تقنية LED. تم استخدامه في العديد من مصابيح LED ذات السطوع المنخفض إلى المتوسط ​​والتي تنتج مجموعة متنوعة من الألوان تعتمد على إضافة منشطات أخرى. ينتج فوسفيد الجاليوم النقي ضوءًا أخضر ، مخدرًا بالنيتروجين ، وينبعث منه أصفر-أخضر ، وينبعث من ZnO-doped اللون الأحمر.
كبريتيد الكادميومقرص مضغوطII-VIتستخدم في مقاومات الضوء وكذلك الخلايا الشمسية.
كبريتيد الرصاصPbSIV-VIتُستخدم هذه المادة شبه الموصلة في أجهزة الكشف الراديوية المبكرة جدًا والمعروفة باسم `` Cat's Whiskers '' ، حيث تم استخدامها باعتبارها galena المعدنية ، حيث تم الاتصال بنقطة مع سلك القصدير على galena لتوفير تصحيح الإشارات.


شاهد الفيديو: الطاقة الشمسية للمنازل: مقدمة كورس تصميم وحساب تركيب الالواح الشمسية للمنزل (ديسمبر 2021).