المواد العازلةو المواد الموصلة للحرارة
بحث مدرسي
المواد الموصلة هي : تلك
المواد التى يمكن لالكترونات المدار الخارجى فيها أن تتحرر من ذراتها وتتحرك حركة
عشوائية بين الذرات واذا تعرضت لفرق جهد – أى الالكترونات – كونت تيارا كهربياَ.
من أمثلة المواد الموصلة كهربياَ : الفضة ، النحاس ، الالومنيوم وعموم المعادن .
المواد العازلة :
تلك المواد التى تشتد فيها قوة جذب النواة لالكترونات المدار الخارجى فلا تستطيع الافلات من الذرة .
ومن أمثلة المواد العازلة للكهرباء : الورق ،الزجاج ،الميكا ، البلاستيك ، المطاط وغيرها .
شبه الموصل (بالإنجليزية: Semiconductor) هو مادة صلبة يتم التحكم موصليتها الكهربية بإضافة عناصر أخرى. شبه الموصل تكون مقاومته الكهربية ما بين الموصلات والعوازل، كما يمكن لمجال كهربي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل. فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الألكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو، الكمبيوتر والهاتف وأجهزة أخرى كثيرة. والاجزاء الألكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور، والخلايا الشمسية، الصمامات الثنائية (Diode)، والبلورات المشعة بالضوء (LEDs)، وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون ، والدوار المتكاملة التشابهية والرقمية.
وكما تمثل ألواح الطاقة الشمية أكبر مثال لأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة، حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربية.في الموصلات المعدينة تقوم الألكترونات بنقل التيار الكهربي، اما في أشباه الموصلات ينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات أو فجوات (أجسام ذات شحنة موجبة) حلال البناء الذري للمادة.
ويستخدم السيليكون لتصنيع مغظم الأجهزة التجارية التي تحتوي على مواد شبه موصلة، كما تستخدم مواد أخرى كثيرة منها الجرمانيوم وزنيخ الجاليوم الثلاثي وكربيد السيليكون. ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل "أصيل". ويتم تحسين التوصيلية، القدرة على توصيل الكهرباء، بإضافة عناصر أخرى تسمى "الشوائب" عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة ومختلفة عن الأصلية وتسمى هذه العملية بعملية التطعيم(إضافة مواد لبعضها)
المواد شبه الموصلة :
من المعروف أن الذرة هي أصغر جزء في العنصر ، وطبقاَ لنظرية (بوهر) التقليدية فان الذرة تحتوى على نواة مركزية محاطة بسحابة من الالكترونات سالبة الشحنة تدور في مدارات بيضاوية حول النواة .
تكوين الذرة
تحتوي النواة على نوعين من الأجسام ، أحدهما موجب الشحنة ويطلق عليها ( بروتونات ) والثاني متعادل الشحنة يطلق عليها (نيوترونات ) ويدور حول النواة (إلكترونيات) سالبة الشحنة في مدارات ثايته
تنتمي مادتي السيليكون والجرمانيوم الى عائلة أشباه الموصلات ، تحتوي كل من ذرتي السيليكون والجرمانيوم على أربعة الكترونات تكافؤ ،( الكترونات التكافؤ هي الكترونات المدار الخارجي للذرة وتساهم في التفاعلات الكيميائية ) والاختلاف بينهما هو أن ذرة السيليكون تحتوي على 14 بر وتون في النواة بينما ذرة الجرمانيوم تحتوي على 32 بروتون ،ويوضح الشكل التركيب الذري لمادة السيليكون و التركيب الذري لمادة الجرمانيوم .
البناء الذري للسيليكون
البناء الذري للجرمانيوم
الرابطة التساهمية في أشباه الموصلات :
تحتوي ذرة الجرمانيوم على أربعة الكترونات في المدار الخارجي ، وحتى يكتمل نطاق التكافؤ للجرمانيوم فانة لابد من وجود ثمانية الكترونات في المدار الخارجي وعلى ذلك فان كل ذرة تشارك الذرات الأربع التي حولها في الكترونات بالصورة الموضحة في الشكل والتي يطلق عليها ( الرابطة التساهمية ) وفي هذه الرابطة تبدو الذرة وكأنها محاطة بثمانية الكترونا ت (الأربع ذرات الأصلية وأربع ذرات أخر بواسطة الرابطة التساهمية ) ، وبالتاكي د فان الذرة في هذه الحالة لا تكون قابلة للتوصيل حيث انة لا يوجد الكترونات حرة لنقل الطاقة ، ويطلق على هذا البناء (البناء البللوري ).
السيليكون والجرمانيوم في صورتيهما النقية أقرب الى المواد العازلة ، ولكن بعد أن تضاف اليهما بعض الشوائب يصبحا من أشباه الموصلا
الرابطة التساهمية في ذرات الجرمانيوم
البللوره السالبة N :
لكي تتحول البللوره النقية الى مادة قابلة للتوصيل فانه يتم تطعيمها بأحد المواد التي يطلق عليها (مواد شائ بة ) ، ومن أمثلة المواد الشائبة المستخدمة في تكوين البلورة السالبة ، مادة الفسفور (P) والزنك (AS) والانتيمون (SB) ، وتشترك هذه المواد في خاصية احتوائها على خمسة الكترونات خارجية .
من أمثلة المواد الموصلة كهربياَ : الفضة ، النحاس ، الالومنيوم وعموم المعادن .
المواد العازلة :
تلك المواد التى تشتد فيها قوة جذب النواة لالكترونات المدار الخارجى فلا تستطيع الافلات من الذرة .
ومن أمثلة المواد العازلة للكهرباء : الورق ،الزجاج ،الميكا ، البلاستيك ، المطاط وغيرها .
شبه الموصل (بالإنجليزية: Semiconductor) هو مادة صلبة يتم التحكم موصليتها الكهربية بإضافة عناصر أخرى. شبه الموصل تكون مقاومته الكهربية ما بين الموصلات والعوازل، كما يمكن لمجال كهربي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل. فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الألكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو، الكمبيوتر والهاتف وأجهزة أخرى كثيرة. والاجزاء الألكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور، والخلايا الشمسية، الصمامات الثنائية (Diode)، والبلورات المشعة بالضوء (LEDs)، وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون ، والدوار المتكاملة التشابهية والرقمية.
وكما تمثل ألواح الطاقة الشمية أكبر مثال لأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة، حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربية.في الموصلات المعدينة تقوم الألكترونات بنقل التيار الكهربي، اما في أشباه الموصلات ينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات أو فجوات (أجسام ذات شحنة موجبة) حلال البناء الذري للمادة.
ويستخدم السيليكون لتصنيع مغظم الأجهزة التجارية التي تحتوي على مواد شبه موصلة، كما تستخدم مواد أخرى كثيرة منها الجرمانيوم وزنيخ الجاليوم الثلاثي وكربيد السيليكون. ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل "أصيل". ويتم تحسين التوصيلية، القدرة على توصيل الكهرباء، بإضافة عناصر أخرى تسمى "الشوائب" عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة ومختلفة عن الأصلية وتسمى هذه العملية بعملية التطعيم(إضافة مواد لبعضها)
المواد شبه الموصلة :
من المعروف أن الذرة هي أصغر جزء في العنصر ، وطبقاَ لنظرية (بوهر) التقليدية فان الذرة تحتوى على نواة مركزية محاطة بسحابة من الالكترونات سالبة الشحنة تدور في مدارات بيضاوية حول النواة .
تكوين الذرة
تحتوي النواة على نوعين من الأجسام ، أحدهما موجب الشحنة ويطلق عليها ( بروتونات ) والثاني متعادل الشحنة يطلق عليها (نيوترونات ) ويدور حول النواة (إلكترونيات) سالبة الشحنة في مدارات ثايته
تنتمي مادتي السيليكون والجرمانيوم الى عائلة أشباه الموصلات ، تحتوي كل من ذرتي السيليكون والجرمانيوم على أربعة الكترونات تكافؤ ،( الكترونات التكافؤ هي الكترونات المدار الخارجي للذرة وتساهم في التفاعلات الكيميائية ) والاختلاف بينهما هو أن ذرة السيليكون تحتوي على 14 بر وتون في النواة بينما ذرة الجرمانيوم تحتوي على 32 بروتون ،ويوضح الشكل التركيب الذري لمادة السيليكون و التركيب الذري لمادة الجرمانيوم .
البناء الذري للسيليكون
البناء الذري للجرمانيوم
الرابطة التساهمية في أشباه الموصلات :
تحتوي ذرة الجرمانيوم على أربعة الكترونات في المدار الخارجي ، وحتى يكتمل نطاق التكافؤ للجرمانيوم فانة لابد من وجود ثمانية الكترونات في المدار الخارجي وعلى ذلك فان كل ذرة تشارك الذرات الأربع التي حولها في الكترونات بالصورة الموضحة في الشكل والتي يطلق عليها ( الرابطة التساهمية ) وفي هذه الرابطة تبدو الذرة وكأنها محاطة بثمانية الكترونا ت (الأربع ذرات الأصلية وأربع ذرات أخر بواسطة الرابطة التساهمية ) ، وبالتاكي د فان الذرة في هذه الحالة لا تكون قابلة للتوصيل حيث انة لا يوجد الكترونات حرة لنقل الطاقة ، ويطلق على هذا البناء (البناء البللوري ).
السيليكون والجرمانيوم في صورتيهما النقية أقرب الى المواد العازلة ، ولكن بعد أن تضاف اليهما بعض الشوائب يصبحا من أشباه الموصلا
الرابطة التساهمية في ذرات الجرمانيوم
البللوره السالبة N :
لكي تتحول البللوره النقية الى مادة قابلة للتوصيل فانه يتم تطعيمها بأحد المواد التي يطلق عليها (مواد شائ بة ) ، ومن أمثلة المواد الشائبة المستخدمة في تكوين البلورة السالبة ، مادة الفسفور (P) والزنك (AS) والانتيمون (SB) ، وتشترك هذه المواد في خاصية احتوائها على خمسة الكترونات خارجية .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.