ما هي أشباه الموصلات الجوهرية؟

- Jun 21, 2019-

أشباه الموصلات الداخلية هي شكل نقي من العناصر التي عادة ما تحتوي على أربعة إلكترونات التكافؤ. يمكن إجراء عملية خاصة لتحويل أشباه الموصلات الداخلية إلى أشباه الموصلات (N) من النوع السلبي أو الإيجابي (P). استخدامات ف نوع و   أشباه الموصلات من النوع N   تشمل تقاطع القطبين   الترانزستورات   (BJT) ، الترانزستورات تأثير الحقل (FET) ، و   مقومات التحكم بالسيليكون (SCR).

تفقد الموصلات الجيدة للكهرباء ، مثل النحاس ، الإلكترونات بسهولة إلى ذرات أخرى داخل المادة ، في حين أن أشباه الموصلات تعمل جزئياً وعزل جزئيًا. كل من السيليكون و   الجرمانيوم   هي العناصر الأربعة التكافؤ. يعتبر السيليكون مادة شائعة لأشباه الموصلات ، على الرغم من أن الجرمانيوم يستخدم أيضًا في التطبيقات عالية التردد. الفرق بين السيليكون والجرمانيوم هو أن الأمام   انخفاض الجهد   في الجرمانيوم حوالي 0.2 فولت (V) ، مقارنة مع 0.7 فولت في السيليكون.

عند صناعة أشباه الموصلات الداخلية ، يتم إذابة السيليكون عند درجة حرارة عالية جدًا في غاز خامل أو في فراغ. تبدو المادة المنصهرة الناتجة تشبه إلى حد كبير كأس مصهور. من خلال عملية تسمى النمو ، يقوم مزارع الغزل بسحب السيليكون المصهور ببطء إلى مادة جوهرية من السيليكون على شكل قضيب يبلغ قطره بضع بوصات.

إن مواد السليكون الداخلية ، والتي تسمى أشباه الموصلات غير المفتوحة ، أو أشباه الموصلات الداخلية (1) ، أو أشباه الموصلات الداخلية ، ليست ذات فائدة كبيرة لصناعة الإلكترونيات. الشكل المفيد للسيليكون هو نتيجة لإضافة عناصر خاصة ، تعرف باسم dopants ، في عملية تسمى doping ، حيث تتم إضافة dopants ، مثل الفسفور أو البورون ، بينما يظل السيليكون منصهر. عندما يضاف الفسفور إلى السيليكون ، إضافي   الإلكترون   يجعل السيليكون نوع N   أشباه الموصلات . الخطوة التالية بعد زراعة قضيب من السيليكون من النوع N يتم تقطيعها ، حيث يتم تقطيع المادة التي تشبه الزجاج إلى شرائح لإنتاج رقيقة.   رقائق السيليكون . تُستخدم تقنيات خاصة ، مثل الموجة الصوتية السطحية (SAW) ، في تقطيع مادة صلبة للغاية ، مثل السيليكون المخدر بالفوسفور.

يمكن كتابة رقائق السليكون الناتجة عن التقطيع على المحور السيني ثم على المحور ص ، مما ينتج عنه كمية كبيرة من أشباه الموصلات من النوع N. في وقت لاحق ، يتم إنتاج أشباه الموصلات من النوع P أيضًا وتصبح جاهزة لعملية التجميع. في هذه المرحلة ، تم تحويل أشباه الموصلات الداخلية إلى أشباه الموصلات الخارجية. إن أبسط تجميع لنوع N وأشباه الموصلات من النوع P عبارة عن تقاطع سالب (PN) موجب يعرف باسم   الصمام الثنائي ، الذي يشبه صمام في اتجاه واحد. أصبح تقاطع PN الذي تم إنشاؤه من خلال الاتصال بأشباه الموصلات N-type و P-type ذا خاصية خاصة معروفة باسم الموصلية أحادية الاتجاه.