أشباه الموصلات

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

أشباه الموصلات هي مواد ذات موصلية كهربائية تقع بين موصلية الموصلات والعوازل . [ 1 ] ويمكن تعديل موصليتها بإضافة شوائب (" التطعيم ") إلى بنيتها البلورية . وعندما توجد منطقتان بمستويات تطعيم مختلفة في البلورة نفسها، فإنهما تُشكلان وصلة شبه موصلة . ويُستخدم مصطلح "أشباه الموصلات" أحيانًا للإشارة إلى أجهزة أشباه الموصلات، مثل الرقائق الإلكترونية ومعالجات الحاسوب ، التي تعمل باستخدام الخصائص الفيزيائية لأشباه الموصلات. [ 2 ] [ 3 ]

يُعدّ سلوك حاملات الشحنة ، التي تشمل الإلكترونات والأيونات والفجوات الإلكترونية ، عند هذه الوصلات أساسًا للثنائيات والترانزستورات ومعظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة . ومن أمثلة أشباه الموصلات السيليكون والجرمانيوم وأرسينيد الغاليوم والعناصر القريبة من ما يُعرف بـ" سلم أشباه الفلزات " في الجدول الدوري . بعد السيليكون ، يُعدّ أرسينيد الغاليوم ثاني أكثر أشباه الموصلات شيوعًا، ويُستخدم في ثنائيات الليزر والخلايا الشمسية والدوائر المتكاملة ذات ترددات الميكروويف وغيرها. أما السيليكون فهو عنصر أساسي في تصنيع معظم الدوائر الإلكترونية .

تتميز أشباه الموصلات بمجموعة متنوعة من الخصائص المفيدة، مثل سهولة مرور التيار في اتجاه دون آخر، وتغير المقاومة، والحساسية للضوء أو الحرارة. ونظرًا لإمكانية تعديل الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات عن طريق التطعيم وتطبيق المجالات الكهربائية أو الضوء، يمكن استخدام الأجهزة المصنوعة من أشباه الموصلات في التضخيم والتحويل وتحويل الطاقة . كما يُستخدم مصطلح "أشباه الموصلات" لوصف المواد المستخدمة في الكابلات عالية السعة والجهد المتوسط ​​إلى العالي كجزء من عزلها، وغالبًا ما تكون هذه المواد من البولي إيثيلين المتشابك (XLPE ) مع الكربون الأسود. [ 4 ]

يمكن زيادة موصلية السيليكون بإضافة كمية ضئيلة (بمقدار 1 من 10⁸ ) من ذرات خماسية التكافؤ ( مثل الأنتيمون أو الفوسفور أو الزرنيخ ) أو ثلاثية التكافؤ ( مثل البورون أو الغاليوم أو الإنديوم ). [ 5 ] تُعرف هذه العملية بالتطعيم، وتُعرف أشباه الموصلات الناتجة بأشباه الموصلات المُطعّمة أو الخارجية . إلى جانب التطعيم، يمكن تحسين موصلية أشباه الموصلات برفع درجة حرارتها. وهذا يُخالف سلوك المعادن، حيث تنخفض موصليتها مع ارتفاع درجة الحرارة. [ 6 ]

يعتمد الفهم الحديث لخصائص أشباه الموصلات على فيزياء الكم لتفسير حركة حاملات الشحنة في الشبكة البلورية . [ 7 ] يؤدي التطعيم إلى زيادة كبيرة في عدد حاملات الشحنة داخل البلورة. فعند تطعيم شبه موصل بعناصر المجموعة الخامسة، تتصرف هذه العناصر كعناصر مانحة ، مُنتجةً إلكترونات حرة ، وهو ما يُعرف بالتطعيم من النوع "n ". أما عند تطعيمه بعناصر المجموعة الثالثة، فتتصرف هذه العناصر كمستقبلات ، مُنتجةً فجوات حرة، وهو ما يُعرف بالتطعيم من النوع "p ". تُطعم مواد أشباه الموصلات المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية في ظروف دقيقة للتحكم في تركيز ومناطق المطعمات من النوعين p و n. قد تحتوي بلورة جهاز شبه موصل واحد على العديد من المناطق من النوعين p و n؛ وتُعد وصلات p-n بين هذه المناطق مسؤولة عن السلوك الإلكتروني المفيد. وباستخدام مسبار النقطة الساخنة ، يمكن تحديد ما إذا كانت عينة شبه الموصل من النوع p أو n بسرعة. [ 8 ]

لوحظت بعض خصائص مواد أشباه الموصلات خلال منتصف القرن التاسع عشر والعقود الأولى من القرن العشرين. وكان أول تطبيق عملي لأشباه الموصلات في الإلكترونيات هو تطوير كاشف شعيرات القط عام 1904 ، وهو عبارة عن ثنائي شبه موصل بدائي استُخدم في أجهزة استقبال الراديو المبكرة . وأدت التطورات في فيزياء الكم بدورها إلى اختراع الترانزستور عام 1947 [ 9 ] والدائرة المتكاملة عام 1958.

ملكيات

الموصلية الكهربائية المتغيرة

تُعدّ أشباه الموصلات في حالتها الطبيعية موصلات رديئة لأن التيار الكهربائي يتطلب تدفق الإلكترونات، ولأن نطاقات التكافؤ في أشباه الموصلات تكون ممتلئة، مما يمنع تدفق الإلكترونات الجديدة بالكامل. تسمح العديد من التقنيات المتطورة بتحويل المواد شبه الموصلة إلى مواد موصلة، مثل التطعيم أو التحكم في البوابة . ينتج عن هذه التعديلات نوعان: النوع السالب (n) والنوع الموجب (p) . يشير هذان النوعان إلى زيادة أو نقص الإلكترونات، على التوالي. يؤدي التوازن في عدد الإلكترونات إلى تدفق التيار الكهربائي في جميع أنحاء المادة. [ 10 ]

الوصلات المتجانسة

تحدث الوصلات المتجانسة عند وصلمادتين شبه موصلتين مختلفتي التطعيم [ 11 ] . على سبيل المثال، قد يتكون التكوين من الجرمانيوم المطعم بالنوع p والجرمانيوم المطعم بالنوع n . ينتج عن ذلك تبادل للإلكترونات والفجوات بين المادتين. يحتوي الجرمانيوم المطعم بالنوع n على فائض من الإلكترونات، بينما يحتوي الجرمانيوم المطعم بالنوع p على فائض من الفجوات. يستمر هذا الانتقال حتى الوصول إلى حالة اتزان من خلال عملية تسمى إعادة التركيب ، والتي تتسبب في تلامس الإلكترونات المهاجرة من النوع n مع الفجوات المهاجرة من النوع p. [ 12 ] ينتج عن هذه العملية شريط ضيق من الأيونات الثابتة ، مما يُسبب مجالًا كهربائيًا عبر الوصلة. [ 7 ] [ 10 ]

الإلكترونات المثارة

يؤدي اختلاف الجهد الكهربائي في مادة شبه موصلة إلى خروجها عن حالة التوازن الحراري، مما يخلق حالة عدم توازن. وهذا بدوره يُدخل إلكترونات وفجوات إلى النظام، تتفاعل فيما بينها عبر عملية تُسمى الانتشار ثنائي القطب . عند اختلال التوازن الحراري في مادة شبه موصلة، يتغير عدد الفجوات والإلكترونات. يمكن أن تحدث هذه الاضطرابات نتيجةً لاختلاف درجة الحرارة أو الفوتونات ، التي يمكنها دخول النظام وتكوين إلكترونات وفجوات. تُسمى العمليات التي تُنتج أو تُفني الإلكترونات والفجوات بالتوليد وإعادة التركيب، على التوالي. [ 10 ]

انبعاث الضوء

في بعض أشباه الموصلات، يمكن للإلكترونات المثارة أن تسترخي عن طريق انبعاث الضوء بدلاً من إنتاج الحرارة. [ 13 ] يتيح التحكم في تركيب شبه الموصل والتيار الكهربائي إمكانية التحكم في خصائص الضوء المنبعث. [ 14 ] تُستخدم هذه الأشباه الموصلات في صناعة الثنائيات الباعثة للضوء والنقاط الكمومية الفلورية .

موصلية حرارية عالية

يمكن استخدام أشباه الموصلات ذات الموصلية الحرارية العالية لتبديد الحرارة وتحسين إدارة الحرارة في الإلكترونيات. وتلعب دورًا حاسمًا في المركبات الكهربائية ، ومصابيح LED عالية السطوع، ووحدات الطاقة ، وغيرها من التطبيقات. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

تحويل الطاقة الحرارية

تتميز أشباه الموصلات بمعاملات قدرة كهروحرارية كبيرة مما يجعلها مفيدة في المولدات الكهروحرارية ، بالإضافة إلى أرقام جدارة كهروحرارية عالية مما يجعلها مفيدة في المبردات الكهروحرارية . [ 18 ]

مواد

تُعد بلورات السيليكون أكثر المواد شبه الموصلة شيوعاً المستخدمة في الإلكترونيات الدقيقة والخلايا الكهروضوئية .

يتمتع عدد كبير من العناصر والمركبات بخصائص شبه موصلة، بما في ذلك: [ 19 ]

أكثر المواد شبه الموصلة شيوعًا هي المواد الصلبة البلورية، ولكن توجد أيضًا مواد شبه موصلة غير متبلورة وسائلة. تشمل هذه المواد السيليكون غير المتبلور المهدرج ومخاليط الزرنيخ والسيلينيوم والتيلوريوم بنسب مختلفة. تشترك هذه المركبات مع أشباه الموصلات المعروفة في خصائص التوصيلية المتوسطة والتغير السريع في التوصيلية مع درجة الحرارة، بالإضافة إلى مقاومة سالبة في بعض الأحيان . تفتقر هذه المواد غير المنتظمة إلى البنية البلورية الصلبة لأشباه الموصلات التقليدية مثل السيليكون. تُستخدم هذه المواد عمومًا في هياكل الأغشية الرقيقة ، التي لا تتطلب مواد ذات جودة إلكترونية عالية، نظرًا لكونها غير حساسة نسبيًا للشوائب وأضرار الإشعاع.

تحضير مواد أشباه الموصلات

تعتمد معظم التقنيات الإلكترونية الحديثة على أشباه الموصلات، وأهمها الدوائر المتكاملة (ICs) الموجودة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة والهواتف الذكية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية. تُنتج أشباه الموصلات المستخدمة في الدوائر المتكاملة بكميات كبيرة. ولإنتاج مادة شبه موصلة مثالية، تُعدّ النقاوة الكيميائية أمرًا بالغ الأهمية. فأي عيب بسيط قد يؤثر بشكل كبير على أداء المادة شبه الموصلة نظرًا لحجم استخدامها. [ 10 ]

يتطلب الأمر درجة عالية من الكمال البلوري، إذ أن العيوب في البنية البلورية (مثل الانخلاعات والتوائم وعيوب التراص ) تؤثر على خصائص أشباه الموصلات للمادة. وتُعدّ العيوب البلورية سببًا رئيسيًا لعيوب أجهزة أشباه الموصلات. وكلما كبر حجم البلورة، ازدادت صعوبة تحقيق الكمال المطلوب. تستخدم عمليات الإنتاج الضخم الحالية سبائك بلورية يتراوح قطرها بين 100 و300 ملم (3.9 و11.8 بوصة) ، تُنمّى على شكل أسطوانات ثم تُقطع إلى رقائق . ويأتي الشكل الدائري المميز لهذه الرقائق من سبائك أحادية البلورة تُنتج عادةً باستخدام طريقة تشوخرالسكي . وقد طُرحت رقائق السيليكون لأول مرة في أربعينيات القرن العشرين. [ 22 ] [ 23 ]  

تُستخدم مجموعة من العمليات لتحضير المواد شبه الموصلة للدوائر المتكاملة. إحدى هذه العمليات هي الأكسدة الحرارية ، التي تُشكّل ثاني أكسيد السيليكون على سطح السيليكون . يُستخدم هذا ثاني أكسيد السيليكون كعازل للبوابة وأكسيد للمجال . ومن العمليات الأخرى الأقنعة الضوئية والطباعة الضوئية . تُنشئ هذه العملية الأنماط على الدائرة في الدائرة المتكاملة. يُستخدم ضوء فوق بنفسجي مع طبقة مقاومة ضوئية لإحداث تغيير كيميائي يُولّد أنماط الدائرة. [ 10 ]

تُعدّ عملية الحفر الخطوة التالية المطلوبة. يُمكن الآن حفر الجزء من السيليكون الذي لم يُغطَّ بطبقة المقاوم الضوئي من الخطوة السابقة. تُعرف العملية الرئيسية المُستخدمة اليوم باسم الحفر بالبلازما . يتضمن الحفر بالبلازما عادةً ضخ غاز حفر في حجرة منخفضة الضغط لتكوين البلازما . يُعدّ الكلوروفلوروكربون ، أو الفريون كما هو شائع ، أحد غازات الحفر الشائعة. يُولّد جهد عالي التردد الراديوي بين الكاثود والأنود البلازما في الحجرة. تقع رقاقة السيليكون على الكاثود، مما يؤدي إلى اصطدامها بالأيونات الموجبة الشحنة المنبعثة من البلازما. والنتيجة هي حفر السيليكون بشكل غير متناحٍ . [ 7 ] [ 10 ]

تُسمى العملية الأخيرة بالانتشار . وهي العملية التي تُكسب المادة شبه الموصلة خصائصها شبه الموصلة المطلوبة. تُعرف أيضًا باسم التطعيم . تُدخل هذه العملية ذرة غير نقية إلى النظام، مما يُنشئ وصلة p-n . ولدمج الذرات غير النقية في رقاقة السيليكون، توضع الرقاقة أولًا في حجرة بدرجة حرارة 1100 درجة مئوية. تُحقن الذرات وتنتشر تدريجيًا مع السيليكون. بعد اكتمال العملية ووصول السيليكون إلى درجة حرارة الغرفة، تُستكمل عملية التطعيم وتصبح رقاقة أشباه الموصلات جاهزة تقريبًا. [ 7 ] [ 10 ]

فيزياء أشباه الموصلات

نطاقات الطاقة والتوصيل الكهربائي

ملء المستويات الإلكترونية في أنواع مختلفة من المواد عند حالة الاتزان . يُمثل الارتفاع الطاقة، بينما يُمثل العرض كثافة المستويات المتاحة لطاقة معينة في المادة المذكورة. يتبع التظليل توزيع فيرمي-ديراك ( أسود : جميع المستويات ممتلئة، أبيض : لا يوجد مستوى ممتلئ). في المعادن وأشباه المعادن، يقع مستوى فيرمي EF داخل نطاق واحد على الأقل.
في المواد العازلة وأشباه الموصلات، يقع مستوى فيرمي داخل فجوة نطاق الطاقة ؛ ومع ذلك، في أشباه الموصلات، تكون نطاقات الطاقة قريبة بما يكفي من مستوى فيرمي ليتم ملؤها حرارياً بالإلكترونات أو الفجوات . تشير كلمة "intrin." إلى أشباه الموصلات النقية .

تُعرَّف أشباه الموصلات بسلوكها الفريد في التوصيل الكهربائي، والذي يقع بين سلوك الموصل والعازل. [ 24 ] ويمكن فهم الاختلافات بين هذه المواد من خلال الحالات الكمومية للإلكترونات، حيث قد تحتوي كل حالة على صفر أو إلكترون واحد (وفقًا لمبدأ استبعاد باولي ). وترتبط هذه الحالات ببنية النطاق الإلكتروني للمادة. وينشأ التوصيل الكهربائي نتيجة وجود الإلكترونات في حالات غير متمركزة (تمتد عبر المادة)، ولكن لنقل الإلكترونات، يجب أن تكون الحالة مملوءة جزئيًا ، أي تحتوي على إلكترون لجزء من الوقت فقط. [ 25 ] إذا كانت الحالة مشغولة دائمًا بإلكترون، فإنها تكون خاملة، مما يمنع مرور الإلكترونات الأخرى عبرها. وتُعد طاقات هذه الحالات الكمومية بالغة الأهمية، إذ لا تكون الحالة مملوءة جزئيًا إلا إذا كانت طاقتها قريبة من مستوى فيرمي (انظر إحصاءات فيرمي-ديراك ).

تنتج الموصلية العالية في المواد عن احتوائها على العديد من المستويات الإلكترونية غير المكتملة، بالإضافة إلى انتشارها الواسع. تُعدّ المعادن موصلات كهربائية جيدة ، وتتميز بوجود العديد من المستويات الإلكترونية غير المكتملة ذات طاقات قريبة من مستوى فيرمي. في المقابل، تحتوي العوازل على عدد قليل من المستويات الإلكترونية غير المكتملة، وتقع مستويات فيرمي الخاصة بها ضمن فجوات طاقة، مع عدد قليل من مستويات الطاقة المتاحة. ومن الجدير بالذكر أنه يمكن جعل العازل موصلاً للكهرباء عن طريق رفع درجة حرارته: إذ يوفر التسخين طاقةً كافيةً لتحفيز بعض الإلكترونات على عبور فجوة الطاقة، مما يؤدي إلى ظهور مستويات إلكترونية غير مكتملة في كلٍّ من نطاق التكافؤ ( المستويات الإلكترونية أسفل فجوة الطاقة ) ونطاق التوصيل ( المستويات الإلكترونية أعلاها ). أما أشباه الموصلات (الجوهرية)، فلها فجوة طاقة أصغر من تلك الموجودة في العوازل، وعند درجة حرارة الغرفة، يمكن إثارة أعداد كبيرة من الإلكترونات لعبور فجوة الطاقة. [ 26 ]

مع ذلك، فإن أشباه الموصلات النقية ليست ذات فائدة كبيرة، فهي ليست عازلة جيدة ولا موصلة جيدة. لكن من أهم خصائص أشباه الموصلات (وبعض العوازل، المعروفة بأشباه العوازل ) إمكانية زيادة موصليتها والتحكم بها عن طريق التطعيم بالشوائب والتأثير عليها بالمجالات الكهربائية. يؤدي التطعيم والتأثير إلى تقريب نطاق التوصيل أو نطاق التكافؤ بشكل كبير من مستوى فيرمي، مما يزيد بشكل ملحوظ من عدد الحالات المشغولة جزئيًا.

تُعرف بعض مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الأوسع أحيانًا باسم أشباه العوازل . تتميز هذه المواد، في حالتها غير المشوبة، بموصلية كهربائية أقرب إلى موصلية العوازل الكهربائية، إلا أنه يمكن تشويبها (مما يجعلها مفيدة كأشباه الموصلات). تُستخدم أشباه العوازل في تطبيقات متخصصة في الإلكترونيات الدقيقة، مثل ركائز ترانزستورات HEMT . ومن الأمثلة الشائعة على أشباه العوازل زرنيخيد الغاليوم . [ 27 ] بل إن بعض المواد، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم ، يمكن استخدامها كمواد عازلة في بعض التطبيقات، بينما تُعامل كأشباه موصلات ذات فجوة نطاق واسعة في تطبيقات أخرى.

حاملات الشحنة (الإلكترونات والفجوات)

يمكن فهم الامتلاء الجزئي للحالات في أسفل نطاق التوصيل على أنه إضافة إلكترونات إلى هذا النطاق. لا تبقى الإلكترونات في هذه الحالات إلى الأبد (بسبب إعادة التركيب الحراري الطبيعي )، ولكنها تتحرك لفترة من الزمن. عادةً ما يكون تركيز الإلكترونات الفعلي منخفضًا جدًا، ولذلك (على عكس المعادن) يمكن اعتبار الإلكترونات في نطاق التوصيل لأشباه الموصلات بمثابة غاز مثالي كلاسيكي ، حيث تتحرك الإلكترونات بحرية دون الخضوع لمبدأ استبعاد باولي . في معظم أشباه الموصلات، تتميز نطاقات التوصيل بعلاقة تشتت مكافئة ، وبالتالي تستجيب هذه الإلكترونات للقوى (المجال الكهربائي، المجال المغناطيسي، إلخ) كما لو كانت في الفراغ، ولكن بكتلة فعالة مختلفة . [ 26 ] ولأن الإلكترونات تتصرف كغاز مثالي، يمكن أيضًا التفكير في التوصيل بمصطلحات مبسطة للغاية مثل نموذج درود ، وإدخال مفاهيم مثل حركة الإلكترونات .

لفهم مفهوم الامتلاء الجزئي في قمة نطاق التكافؤ، من المفيد تقديم مفهوم الفجوة الإلكترونية . على الرغم من أن الإلكترونات في نطاق التكافؤ تتحرك باستمرار، إلا أن نطاق التكافؤ الممتلئ تمامًا يكون خاملًا، ولا يُوصل أي تيار كهربائي. إذا أُزيل إلكترون من نطاق التكافؤ، فإن المسار الذي كان سيسلكه الإلكترون عادةً ما يكون خاليًا من شحنته. لأغراض التيار الكهربائي، يمكن تحويل هذا المزيج من نطاق التكافؤ الممتلئ، بدون الإلكترون، إلى صورة لنطاق فارغ تمامًا يحتوي على جسيم موجب الشحنة يتحرك بنفس طريقة تحرك الإلكترون. بالجمع مع الكتلة الفعالة السالبة للإلكترونات في قمة نطاق التكافؤ، نصل إلى صورة لجسيم موجب الشحنة يستجيب للمجالات الكهربائية والمغناطيسية تمامًا كما يفعل أي جسيم موجب الشحنة في الفراغ، مع وجود كتلة فعالة موجبة أيضًا. [ 26 ] تسمى هذه الجسيمات ثقبًا، ويمكن فهم مجموعة الثقوب في نطاق التكافؤ مرة أخرى بمصطلحات كلاسيكية بسيطة (كما هو الحال مع الإلكترونات في نطاق التوصيل).

توليد وإعادة تركيب الناقلات

عندما يصطدم الإشعاع المؤين بأشباه الموصلات، قد يُثير إلكترونًا من مستوى طاقته، تاركًا فجوة. تُعرف هذه العملية بتوليد أزواج الإلكترون-فجوة . كما تتولد أزواج الإلكترون-فجوة باستمرار من الطاقة الحرارية ، حتى في غياب أي مصدر طاقة خارجي.

كما أن أزواج الإلكترون-الفجوة معرضة لإعادة التركيب. ويقتضي قانون حفظ الطاقة أن تكون أحداث إعادة التركيب هذه، التي يفقد فيها الإلكترون كمية من الطاقة أكبر من فجوة النطاق ، مصحوبة بانبعاث طاقة حرارية (على شكل فونونات ) أو إشعاع (على شكل فوتونات ).

في بعض الحالات، يكون توليد وإعادة تركيب أزواج الإلكترون-فجوة في حالة توازن. ويُحدد عدد أزواج الإلكترون-فجوة في الحالة المستقرة عند درجة حرارة معينة بواسطة ميكانيكا الكم الإحصائية . وتخضع الآليات الكمية الدقيقة للتوليد وإعادة التركيب لقانوني حفظ الطاقة وحفظ الزخم .

بما أن احتمال التقاء الإلكترونات والفجوات يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب عدديهما، فإن هذا الناتج يكون ثابتًا تقريبًا في حالة الاستقرار عند درجة حرارة معينة، شريطة عدم وجود مجال كهربائي مؤثر (قد يؤدي إلى "طرد" حاملات الشحنة من كلا النوعين، أو نقلها من مناطق مجاورة تحتوي على عدد أكبر منها لتلتقي معًا) أو توليد أزواج ناتج عن عوامل خارجية. ويعتمد هذا الناتج على درجة الحرارة، إذ يزداد احتمال الحصول على طاقة حرارية كافية لتكوين زوج مع ارتفاع درجة الحرارة، ويُقارب قيمة exp(−EG / kT ) ، حيث k هو ثابت بولتزمان ، و T هي درجة الحرارة المطلقة، و EG هي فجوة الطاقة.

تزداد احتمالية الالتقاء بوجود مصائد حاملات الشحنة  - وهي شوائب أو انخلاعات يمكنها احتجاز إلكترون أو فجوة والاحتفاظ بها حتى يكتمل الزوج. تُضاف مصائد حاملات الشحنة هذه أحيانًا عمدًا لتقليل الوقت اللازم للوصول إلى حالة الاستقرار. [ 28 ]

المنشطات

تطعيم مصفوفة من السيليكون النقي . يصبح شبه الموصل الجوهري القائم على السيليكون شبه موصل خارجي عند إدخال شوائب مثل البورون والأنتيمون .

يمكن تعديل موصلية أشباه الموصلات بسهولة عن طريق إدخال شوائب في بنيتها البلورية . تُعرف عملية إضافة شوائب مضبوطة إلى شبه موصل باسم التطعيم . وتؤثر كمية الشوائب، أو المُطعِّم، المُضافة إلى شبه موصل نقي على مستوى موصليته. [ 29 ] تُسمى أشباه الموصلات المُطعَّمة بأشباه موصلات خارجية . [ 30 ] بإضافة الشوائب إلى أشباه الموصلات النقية، يمكن تغيير الموصلية الكهربائية بعوامل تصل إلى آلاف أو ملايين. [ 31 ]

تحتوي عينة من معدن أو شبه موصل حجمها 1 سم³ على ما يقارب 10²² ذرة .  [ 32 ] في المعدن ، تتبرع كل ذرة بإلكترون حر واحد على الأقل للتوصيل، وبالتالي يحتوي 1 سم³ من المعدن على ما يقارب 10²² إلكترون حر، [ 33 ] بينما تحتوي عينة من الجرمانيوم النقي حجمها 1 سم³ عند درجة حرارة 20 درجة مئوية على حوالي   4.2 × 10²² ذرة ، ولكن فقط2.5 × 10¹³ إلكترون حر و2.5 × 10¹³ ثقبًا. إضافة 0.001% من الزرنيخ (شوائب) تُعطي 10¹⁷ إلكترونًا حرًا إضافيًا في نفس الحجم ، وتزداد الموصلية الكهربائية بمقدار 10000 ضعف. [ 34 ] [ 35 ]

تعتمد المواد المختارة كمواد مُطعِّمة مناسبة على الخصائص الذرية لكلٍّ من المادة المُطعِّمة والمادة المراد تطعيمها. وبشكل عام، تُصنَّف المواد المُطعِّمة التي تُحدث التغييرات المُتحكَّم بها المطلوبة إما كمستقبلات أو مانحات للإلكترونات. تُسمى أشباه الموصلات المُطعَّمة بشوائب مانحة من النوع n ، بينما تُعرف تلك المُطعَّمة بشوائب مستقبلة من النوع p . يُشير تصنيف النوعين n و p إلى حامل الشحنة الذي يعمل كحامل أغلبية في المادة . أما حامل الشحنة الآخر فيُسمى حامل الأقلية ، والذي يوجد نتيجة الإثارة الحرارية بتركيز أقل بكثير مقارنةً بحامل الأغلبية. [ 36 ]

على سبيل المثال، يحتوي السيليكون النقي، وهو شبه موصل ، على أربعة إلكترونات تكافؤ تربط كل ذرة سيليكون بجيرانها. [ 37 ] في السيليكون، تُعد عناصر المجموعتين الثالثة والخامسة أكثر المواد المضافة شيوعًا . تحتوي عناصر المجموعة الثالثة على ثلاثة إلكترونات تكافؤ، مما يجعلها تعمل كمستقبلات عند استخدامها في تطعيم السيليكون. عندما تحل ذرة مستقبلة محل ذرة سيليكون في البلورة، تتكون حالة شاغرة (فجوة إلكترونية)، والتي يمكنها التحرك في الشبكة البلورية والعمل كناقل للشحنة. تحتوي عناصر المجموعة الخامسة على خمسة إلكترونات تكافؤ، مما يسمح لها بالعمل كمانحات؛ يؤدي استبدال هذه الذرات بالسيليكون إلى تكوين إلكترون حر إضافي. لذلك، ينتج عن تطعيم بلورة السيليكون بالبورون شبه موصل من النوع p، بينما ينتج عن تطعيمها بالفوسفور مادة من النوع n. [ 38 ]

أثناء التصنيع ، يمكن نشر المواد المضافة في جسم أشباه الموصلات عن طريق الاتصال بالمركبات الغازية للعنصر المطلوب، أو يمكن استخدام زرع الأيونات لتحديد موضع المناطق المطعمة بدقة.

أشباه الموصلات غير المتبلورة

تتمتع بعض المواد، عند تبريدها بسرعة إلى حالة زجاجية غير متبلورة، بخصائص شبه موصلة. وتشمل هذه المواد البورون، والسيليكون ، والجرمانيوم، والسيلينيوم، والتيلوريوم، وهناك العديد من النظريات لتفسير ذلك. [ 39 ] [ 40 ]

التاريخ المبكر لأشباه الموصلات

يبدأ تاريخ فهم أشباه الموصلات بتجارب أجريت على الخصائص الكهربائية للمواد. وقد لوحظت خصائص معامل المقاومة مع تغير درجة الحرارة، والتقويم، والحساسية للضوء بدءًا من أوائل القرن التاسع عشر.

قام كارل فرديناند براون بتطوير كاشف البلورات ، وهو أول جهاز شبه موصل ، في عام 1874.

كان توماس يوهان سيبك أول من لاحظ أن أشباه الموصلات تُظهر خاصية مميزة، حيث ظهرت تجربة تتعلق بتأثير سيبك بنتائج أقوى بكثير عند تطبيقها على أشباه الموصلات، وذلك في عام 1821. [ 41 ] وفي عام 1833، أفاد مايكل فاراداي أن مقاومة عينات كبريتيد الفضة تنخفض عند تسخينها. وهذا يُخالف سلوك المواد المعدنية مثل النحاس. وفي عام 1839، أبلغ ألكسندر إدموند بيكريل عن ملاحظة فرق جهد بين إلكتروليت صلب وإلكتروليت سائل عند تعرضهما للضوء، وهو ما يُعرف بالتأثير الكهروضوئي . وفي عام 1873، لاحظ ويلوبي سميث أن مقاومات السيلينيوم تُظهر مقاومة متناقصة عند سقوط الضوء عليها. وفي عام 1874، لاحظ كارل فرديناند براون التوصيل والتقويم في كبريتيدات المعادن ، على الرغم من أن هذا التأثير كان قد اكتشفه سابقًا بيتر مونك أف روزنشولد ( sv ) في مقال له في مجلة حوليات الفيزياء والكيمياء عام 1835. تم تجاهل نتائج روزنشولد. [ 42 ] ذكر سيمون سزي أن بحث براون كان أول دراسة منهجية لأجهزة أشباه الموصلات. [ 43 ] وفي عام 1874 أيضًا، وجد آرثر شوستر أن طبقة أكسيد النحاس على الأسلاك لها خصائص تقويم تتوقف عند تنظيف الأسلاك. لاحظ ويليام غريلز آدامز وريتشارد إيفانز داي التأثير الكهروضوئي في السيلينيوم عام 1876. [ 44 ]

تطلّب التفسير الموحّد لهذه الظواهر نظريةً في فيزياء المواد الصلبة ، والتي شهدت تطورًا كبيرًا في النصف الأول من القرن العشرين. في عام 1878، برهن إدوين هربرت هول على انحراف حاملات الشحنة المتدفقة بفعل مجال مغناطيسي خارجي، وهو ما يُعرف بتأثير هول . وقد حفّز اكتشاف الإلكترون على يد جيه جيه طومسون عام 1897 ظهور نظريات التوصيل الإلكتروني في المواد الصلبة. ومن خلال ملاحظة كارل بايديكر لتأثير هول بإشارة معاكسة لتلك الموجودة في المعادن، افترض أن يوديد النحاس يحتوي على حاملات شحنة موجبة. وفي عام 1914، صنّف يوهان كونيغسبرغر المواد الصلبة إلى معادن وعوازل و"موصلات متغيرة"، على الرغم من أن تلميذه جوزيف فايس كان قد قدّم مصطلح " هالبلايتر " (وهو مصطلح يُشير إلى أشباه الموصلات بالمعنى الحديث) في أطروحته للدكتوراه. أطروحة في عام 1910. [ 45 ] [ 46 ] نشر فيليكس بلوخ نظرية حركة الإلكترونات عبر الشبكات الذرية في عام 1928. وفي عام 1930، ذكر برنارد غودن أن التوصيلية في أشباه الموصلات تعود إلى تركيزات ضئيلة من الشوائب. وبحلول عام 1931، وضع آلان هيريس ويلسون نظرية نطاقات التوصيل ، وطُوّر مفهوم فجوات النطاقات. وطوّر والتر إتش. شوتكي ونيفيل فرانسيس موت نماذج لحاجز الجهد وخصائص وصلة المعدن-شبه الموصل . وبحلول عام 1938، طوّر بوريس دافيدوف نظرية مقوم أكسيد النحاس، مُحددًا تأثير وصلة p-n وأهمية حاملات الشحنة الأقلية وحالات السطح. [ 42 ]

كان التوافق بين التنبؤات النظرية (المستندة إلى تطور ميكانيكا الكم) والنتائج التجريبية ضعيفًا في بعض الأحيان. وقد فسّر جون باردين ذلك لاحقًا بأنه ناتج عن حساسية أشباه الموصلات الشديدة لبنيتها، حيث تتغير خصائصها بشكل كبير بناءً على كميات ضئيلة من الشوائب. [ 42 ] وقد أنتجت المواد النقية تجاريًا في عشرينيات القرن الماضي، والتي احتوت على نسب متفاوتة من الملوثات النزرة، نتائج تجريبية مختلفة. وقد حفّز هذا الأمر تطوير تقنيات محسّنة لتكرير المواد، وصولًا إلى مصافي أشباه الموصلات الحديثة التي تنتج موادًا بنقاوة تصل إلى أجزاء من التريليون.

في البداية، تم بناء الأجهزة التي تستخدم أشباه الموصلات بناءً على المعرفة التجريبية قبل أن توفر نظرية أشباه الموصلات دليلاً لبناء أجهزة أكثر كفاءة وموثوقية.

استخدم ألكسندر غراهام بيل خاصية السيلينيوم الحساسة للضوء لنقل الصوت عبر شعاع ضوئي عام 1880. وفي عام 1883، صنع تشارلز فريتس خلية شمسية عاملة ذات كفاءة منخفضة، باستخدام صفيحة معدنية مطلية بالسيلينيوم وطبقة رقيقة من الذهب؛ وأصبح هذا الجهاز ذا فائدة تجارية في مقاييس الضوء الفوتوغرافية في ثلاثينيات القرن العشرين. [ 42 ] وفي عام 1904، استخدم جاغاديش تشاندرا بوس مقومات كاشف الموجات الدقيقة ذات التلامس النقطي المصنوعة من كبريتيد الرصاص ؛ وأصبح كاشف "شعيرات القطة" الذي يستخدم الغالينا الطبيعية أو مواد أخرى جهازًا شائعًا في تطوير الراديو . ومع ذلك، كان أداؤه غير متوقع إلى حد ما ويتطلب ضبطًا يدويًا للحصول على أفضل أداء. وفي عام 1906، لاحظ إتش جيه راوند انبعاث الضوء عند مرور تيار كهربائي عبر بلورات كربيد السيليكون ، وهو المبدأ الذي يقوم عليه الصمام الثنائي الباعث للضوء . ولاحظ أوليغ لوسيف انبعاثًا ضوئيًا مشابهًا عام 1922، ولكن لم يكن لهذا التأثير أي استخدام عملي في ذلك الوقت. طُوِّرت مقومات الطاقة، التي تستخدم أكسيد النحاس والسيلينيوم، في عشرينيات القرن العشرين، وأصبحت ذات أهمية تجارية كبديل لمقومات الصمامات المفرغة . [ 44 ] [ 42 ]

استخدمت أولى أجهزة أشباه الموصلات مادة الجالينا ، بما في ذلك كاشف البلورات الذي ابتكره الفيزيائي الألماني فرديناند براون في عام 1874 وكاشف البلورات الراديوية الذي ابتكره الفيزيائي الهندي جاغاديش تشاندرا بوس في عام 1901. [ 47 ] [ 48 ]

في السنوات التي سبقت الحرب العالمية الثانية، حفّزت أجهزة الكشف والاتصالات بالأشعة تحت الحمراء الأبحاثَ في مواد كبريتيد الرصاص وسيلينيد الرصاص. استُخدمت هذه الأجهزة للكشف عن السفن والطائرات، ولأجهزة تحديد المدى بالأشعة تحت الحمراء، ولأنظمة الاتصالات الصوتية. أصبح كاشف البلورات ذو التلامس النقطي بالغ الأهمية لأنظمة الراديو الميكروية، نظرًا لأن أجهزة الصمامات المفرغة المتوفرة آنذاك لم تكن قادرة على العمل ككواشف فوق 4000 ميجاهرتز تقريبًا ؛ إذ اعتمدت أنظمة الرادار المتقدمة على الاستجابة السريعة لكواشف البلورات. وشهدت الحرب  أبحاثًا وتطويرًا مكثفًا لمواد السيليكون بهدف تطوير كواشف ذات جودة ثابتة. [ 42 ]

الترانزستورات المبكرة

قام جون باردين وويليام شوكلي ووالتر براتين بتطوير الترانزستور ثنائي القطب ذي نقطة التلامس في عام 1947.

لم تكن أجهزة الكشف ومقومات الطاقة قادرة على تضخيم الإشارة. بُذلت جهودٌ حثيثة لتطوير مُضخِّم الحالة الصلبة، ونجحت في تطوير جهاز يُسمى ترانزستور نقطة التلامس، والذي كان قادرًا على تضخيم الإشارة بمقدار 20  ديسيبل أو أكثر. [ 49 ] في عام 1922، طوّر أوليغ لوسيف مُضخِّمات ثنائية الأطراف ذات مقاومة سالبة لأجهزة الراديو، لكنه توفي أثناء حصار لينينغراد بعد إتمام تطويرها بنجاح. في عام 1926، حصل يوليوس إدغار ليليينفيلد على براءة اختراع لجهاز يُشبه ترانزستور تأثير المجال ، لكنه لم يكن عمليًا. في عام 1938، عرض رودولف هيلش و ر. و. بول مُضخِّم حالة صلبة باستخدام بنية تُشبه شبكة التحكم في الصمام المفرغ؛ ورغم أن الجهاز أظهر كسبًا في الطاقة، إلا أن تردد القطع كان دورة واحدة في الثانية، وهو منخفض جدًا لأي تطبيقات عملية، ولكنه كان تطبيقًا فعالًا للنظرية المتاحة. [ 42 ] في مختبرات بيل ، بدأ ويليام شوكلي وأ. هولدن أبحاثهما حول مضخمات الحالة الصلبة عام 1938. وقد رصد راسل أوهل أول وصلة p-n في السيليكون حوالي عام 1941، عندما وجد أن عينةً ما حساسة للضوء، مع وجود حد فاصل حاد بين شوائب من النوع p عند أحد طرفيها وشوائب من النوع n عند الطرف الآخر. وقد أظهرت شريحة مقطوعة من العينة عند حد p-n جهدًا كهربائيًا عند تعرضها للضوء.

كان أول ترانزستور عامل هو ترانزستور ذو نقاط تلامس ، اخترعه جون باردين ووالتر هاوزر براتين وويليام شوكلي في مختبرات بيل عام 1947. وكان شوكلي قد وضع نظريةً سابقةً لمضخم تأثير المجال المصنوع من الجرمانيوم والسيليكون، لكنه فشل في بناء جهاز عامل كهذا، قبل أن يستخدم الجرمانيوم في نهاية المطاف لاختراع الترانزستور ذي نقاط التلامس. [ 50 ] في فرنسا، خلال الحرب، لاحظ هربرت ماتاري تضخيمًا بين نقاط تلامس متجاورة على قاعدة من الجرمانيوم. وبعد الحرب، أعلنت مجموعة ماتاري عن مضخم " ترانزيسترون " الخاص بهم بعد فترة وجيزة من إعلان مختبرات بيل عن " الترانزستور ".

في عام 1954، قام الكيميائي الفيزيائي موريس تانينباوم بتصنيع أول ترانزستور وصلة سيليكون في مختبرات بيل . [ 51 ] ومع ذلك، كانت ترانزستورات الوصلة المبكرة أجهزة ضخمة نسبياً يصعب تصنيعها بكميات كبيرة ، مما حدّ من استخدامها في عدد من التطبيقات المتخصصة. [ 52 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تاتوم، جيريمي (13 ديسمبر 2016). "المقاومة ودرجة الحرارة" . ليبرتيكستس . تم الاسترجاع في 22 ديسمبر 2023 .
  2. ↑ "استئناف صادرات رقائق Nexperia: مورد سيارات ألماني" . 7 نوفمبر 2025.
  3. ↑ "ما هي أشباه الموصلات ولماذا يخطط ترامب لفرض تعريفات جمركية بنسبة 100%؟" . 7 أغسطس 2025.
  4. ↑ وورزيك، توماس (11 أغسطس 2009). كابلات الطاقة البحرية: التصميم، والتركيب، والإصلاح، والجوانب البيئية . سبرينغر. ISBN 978-3-642-01270-9.
  5. ↑ "التوصيل الكهربائي في أشباه الموصلات" . www.mks.com . تاريخ الاسترجاع: 1 أبريل 2024 .
  6. ↑ "جوشوا هالبرن" . الكيمياء 003. 12-01-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 01-04-2024 .
  7. 1 2 3 4 فاينمان، ريتشارد. محاضرات فاينمان في الفيزياء .
  8. ↑ "2.4.7.9 تجربة "المسبار الساخن"" . ecee.colorado.edu . مؤرشف من الأصل في 6 مارس 2021. تم الاطلاع عليه في 27 نوفمبر 2020 .
  9. ↑ شوكلي، ويليام (1950). الإلكترونات والفجوات في أشباه الموصلات: مع تطبيقات على إلكترونيات الترانزستور . دار نشر آر إي كريجر. رقم ISBN 978-0-88275-382-9.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  10. 1 2 3 4 5 6 7 نيمن، دونالد أ. (2003). فيزياء أشباه الموصلات والأجهزة (ملف PDF) . إليزابيث أ. جونز. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 27 أكتوبر 2022.
  11. ↑ ج، سوريا. "مواد أشباه الموصلات" . ساينس دايركت .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
  12. ↑ "إعادة تركيب الإلكترون والفجوة" . نصوص هندسية حرة . 2016-07-28 . تم الاسترجاع في 2024-04-01 .
  13. ↑ العزاوي، عبدول (2018). "إنتاج الضوء". الضوء والبصريات . ص 53-71 . doi : 10.1201/9780849383144-4 . ISBN  978-1-315-22225-7.
  14. ↑ ميهتا، أكانشا؛ ميشرا، أميت؛ باسو، سومين؛ شيتي، ناجاراج ب.؛ ريدي، كاكارلا راغافا؛ صالح، توفيق أ.؛ أمينابهافي، تيجراج م. (نوفمبر 2019). "ضبط فجوة النطاق وتعديل سطح النقاط الكربونية من أجل المعالجة البيئية المستدامة وإنتاج الهيدروجين التحفيزي الضوئي - مراجعة". مجلة الإدارة البيئية . 250 109486. Bibcode : 2019JEnvM.25009486M . doi : 10.1016/j.jenvman.2019.109486 . PMID 31518793 . 
  15. ↑ وانغ، يانغانغ؛ داي، شياوبينغ؛ ليو، غويو؛ وو، ييبو؛ لي، يون؛ جونز، ستيف (2016). "حالة واتجاه تغليف وحدات أشباه الموصلات للطاقة للمركبات الكهربائية". النمذجة والمحاكاة لتطبيقات المركبات الكهربائية . doi : 10.5772/64173 . ISBN 978-953-51-2636-2.
  16. ↑ أريك، محمد؛ ويفر، ستانتون (2004). "الإدارة الحرارية على مستوى الرقاقة لحزم مصابيح LED عالية السطوع". في: فيرغسون، إيان ت.؛ ناريندران، ناداراجا؛ دينبارس، ستيفن ب.؛ كارانو، جون س. (محررون). المؤتمر الدولي الرابع حول إضاءة الحالة الصلبة . المجلد 5530. ص 214. doi : 10.1117/12.566061 .  
  17. ↑ بوتيلر، ل.؛ ليليس، أ.؛ بيرمان، م.؛ فيش، م. (2019). "التوصيل الحراري لأشباه الموصلات الكهربائية - متى يكون مهمًا؟". ورشة عمل IEEE السابعة لعام 2019 حول أجهزة وتطبيقات الطاقة ذات فجوة النطاق العريض (WiPDA) . الصفحات 265-271 . doi : 10.1109/WiPDA46397.2019.8998802 . ISBN  978-1-7281-3761-2.
  18. ↑ "كيف تعمل المبردات الكهروحرارية (TECs)؟" . ii-vi.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-11-08 .
  19. ↑ بي جي ياكوبي، مواد أشباه الموصلات: مقدمة في المبادئ الأساسية ، سبرينغر 2003، رقم ISBN 0-306-47361-5، الصفحات 1-3.
  20. ↑ دونغ، رينهاو؛ هان، بينغ؛ أرورا، هيماني؛ بالابيو، ماركو؛ كاراكوس، ميليكي؛ تشانغ، تشي؛ شيخار، تشاندرا؛ أدلر، بيتر؛ بيتكوف، بيتكو سانت؛ إيربي، أرتور؛ مانسفيلد، ستيفان سي بي؛ فيلسر، كلوديا؛ هاين، توماس؛ بون، ميشا؛ فينغ، شينليانغ؛ كانوفاس، إنريكي (نوفمبر 2018). "نقل الشحنة عالي الحركة الشبيه بالنطاق في إطار معدني عضوي ثنائي الأبعاد شبه موصل". Nature Materials . 17 (11): 1027–1032 . Bibcode : 2018NatMa..17.1027D . doi : 10.1038/s41563-018-0189-z . PMID 30323335 . 
  21. ↑ أرورا، هيماني (مارس 2021). نقل الشحنة في المواد ثنائية الأبعاد وتطبيقاتها الإلكترونية (أطروحة).
  22. ↑ فويلكل، راينهارد (2012). "تصنيع البصريات الدقيقة على مستوى الرقاقة". التقنيات البصرية المتقدمة . 1 (3): 135-150 . Bibcode : 2012AdOT....1..135V . doi : 10.1515/aot-2012-0013 .
  23. ↑ "تطور صناعات أشباه الموصلات والسيليكون - أسواق أشباه الموصلات المتنامية ومناطق الإنتاج". التطورات في تقنيات التلميع الكيميائي الميكانيكي . 2012. ص 297-304 . doi : 10.1016/B978-1-4377-7859-5.00006-5 . ISBN  978-1-4377-7859-5.
  24. ↑ يو، بيتر (2010). أساسيات أشباه الموصلات . برلين: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-3-642-00709-5.
  25. ↑ كما هو الحال في صيغة موت للتوصيلية، انظر: كتلر، م.؛ موت، ن. (1969). "ملاحظة توطين أندرسون في غاز إلكتروني". مجلة Physical Review . 181 (3): 1336. Bibcode : 1969PhRv..181.1336C . ​​doi : 10.1103/PhysRev.181.1336 .
  26. 1 2 3 تشارلز كيتل (1995) مقدمة في فيزياء الحالة الصلبة ، الطبعة السابعة. وايلي، ISBN 0-471-11181-3.
  27. ↑ ألين، جيه دبليو (يوليو 1960). "زرنيخيد الغاليوم كمادة شبه عازلة". مجلة نيتشر . 187 (4735): 403-405 . رمز Bibcode : 1960Natur.187..403A . doi : 10.1038/187403b0 .
  28. ↑ لويس ناشلسكي، روبرت ل. بويلستاد (2006). الأجهزة الإلكترونية ونظرية الدوائر ( الطبعة التاسعة). الهند: برنتيس هول الهند المحدودة. الصفحات 7-10 . ISBN   978-81-203-2967-6.
  29. ↑ نيف، ر. "أشباه الموصلات المشوبة" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  30. ↑ ي.، روشني (5 فبراير 2019). "الفرق بين أشباه الموصلات الجوهرية والخارجية" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  31. ↑ "الدرس 6: أشباه الموصلات الخارجية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 28 يناير 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يناير 2023 .
  32. ↑ "مشكلات الخلية الوحدوية العامة" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  33. ↑ نيف، ر. "قانون أوم، من منظور مجهري" . مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2021. تم الاسترجاع في 3 مايو 2021 .
  34. ↑ فان زيغبروك، بارت (2000). "كثافات حاملات الشحنة" . مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2021. تم الاسترجاع في 3 مايو 2021 .
  35. ↑ "بنية النطاق وتركيز حاملات الشحنة (الجرمانيوم)" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  36. ↑ "التطعيم: أشباه الموصلات من النوع n والنوع p" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  37. ↑ نيف، ر. "السيليكون والجرمانيوم" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  38. ↑ هونسبرغ، كريستيانا؛ باودن، ستيوارت. "مواد أشباه الموصلات" . تم الاطلاع عليه في 3 مايو 2021 .
  39. ↑ فيلدمان، تشارلز؛ مورجاني، كيشين (1968). "أشباه الموصلات غير المتبلورة" (ملف PDF) . ملخصات APL التقنية . 7 (3): 2-9 .
  40. ↑ هولز، ك؛ ماكميلان، ب. و. (مايو 1972). "أشباه الموصلات غير المتبلورة: مراجعة للنظريات الحالية". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 5 (5): 865-882 . doi : 10.1088/0022-3727/5/5/205 .
  41. ^ فيلمري ، إي (2007). “توماس يوهان سيبيك (1770-1831)”. المجلة الإستونية للهندسة . 13 (4): 276-282 . دوى : 10.3176/eng.2007.4.02 .
  42. 1 2 3 4 5 6 7 موريس، بيتر روبن (22 يوليو 1990). تاريخ صناعة أشباه الموصلات العالمية . معهد الهندسة والتكنولوجيا. رقم ISBN 9780863412271– عبر كتب جوجل.
  43. ↑ سزي، سيمون (2002). أجهزة أشباه الموصلات: الفيزياء والتكنولوجيا ( الطبعة الثانية). وايلي. ص 3. ISBN   9789971513955.
  44. 1 2 لوكاسياك، ليديا؛ ياكوبوفسكي، أندريه (30 مارس 2010). "تاريخ أشباه الموصلات" . مجلة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات (1): 3-9 . doi : 10.26636/jtit.2010.1.1015 .
  45. ↑ بوش، ج. (أكتوبر 1989). "التاريخ المبكر لفيزياء وكيمياء أشباه الموصلات - من الشكوك إلى الحقائق في مئة عام". المجلة الأوروبية للفيزياء . 10 (4): 254-264 . Bibcode : 1989EJPh...10..254B . doi : 10.1088/0143-0807/10/4/002 .
  46. ^ فايس، جوزيف (1910). Experimentelle Beiträge zur Elektronentheorie aus dem Gebiet der Thermoelektrizität [ مساهمات تجريبية في نظرية الإلكترون من مجال الطاقة الكهربائية الحرارية ] (الأطروحة) (باللغة الألمانية). او سي ال سي 843346740 . 
  47. ↑ "الجدول الزمني" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2019 .
  48. ↑ "1901: تسجيل براءة اختراع لمقومات أشباه الموصلات تحت اسم كاشفات "شوارب القطة" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2019 .
  49. ↑ بيتر روبن موريس (1990) تاريخ صناعة أشباه الموصلات العالمية ، معهد الهندسة والتكنولوجيا، رقم ISBN 0-86341-227-0، الصفحات 11-25
  50. ↑ "1947: اختراع ترانزستور التلامس النقطي" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2019 .
  51. ↑ «1954: موريس تانينباوم يصنع أول ترانزستور سيليكون في مختبرات بيل» . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2019 .
  52. ↑ موسكوفيتز، سانفورد ل. (2016). "المواد المتقدمة والدوائر المتكاملة 1". ابتكار المواد المتقدمة . ص 143-177 . doi : 10.1002/9781118986073.ch7 . ISBN  978-0-470-50892-3.

للمزيد من القراءة

  • أ. أ. بالاندين وك. ل. وانغ (2006). دليل الهياكل النانوية وأجهزة أشباه الموصلات النانوية (مجموعة من 5 مجلدات) . دار النشر الأمريكية للعلوم. رقم ISBN 978-1-58883-073-9.
  • سزي، سيمون م. (1981). فيزياء أجهزة أشباه الموصلات (  الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده (WIE). ISBN 978-0-471-05661-4.
  • تورلي، جيم (2002). الدليل الأساسي لأشباه الموصلات . برنتيس هول بي تي آر. رقم ISBN 978-0-13-046404-0.
  • يو، بيتر واي؛ كاردونا، مانويل (2004). أساسيات أشباه الموصلات: الفيزياء وخواص المواد . سبرينغر. ISBN 978-3-540-41323-3.
  • ساداو أداتشي (2012). دليل الثوابت البصرية لأشباه الموصلات: في جداول ورسوم بيانية . دار النشر العالمية العلمية. ISBN 978-981-4405-97-3.
  • جي بي عبد اللهيف، تي دي دزافاروف، إس تورستفيت (مترجم)، الانتشار الذري في هياكل أشباه الموصلات، دار نشر جوردون وبريتش للعلوم، 1987، رقم ISBN 978-2-88124-152-9
  • محاضرة فاينمان عن أشباه الموصلات
  • باسو، براسانتا كومار (2023). "هل تنبأ السير جيه سي بوس بوجود أشباه الموصلات من النوعين p و n في تجاربه على الكاشف/المُتماسك؟". الذكرى السنوية الخامسة والسبعون للترانزستور . الصفحات 17-28 . doi : 10.1002/9781394202478.ch3 . ISBN  978-1-394-20244-7.