الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة

الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة هي إلكترونيات أشباه الموصلات : وهي أجهزة إلكترونية تستخدم مكونات أشباه الموصلات مثل الترانزستورات والديودات والدوائر المتكاملة . ^{[ 1 ] [ 2 ] [} 3 ^{] [ 4 ] [ 5 ]} يُستخدم المصطلح أيضًا كصفة للأجهزة التي تستبدل فيها إلكترونيات أشباه الموصلات، التي لا تحتوي على أجزاء متحركة، المكونات ذات الأجزاء المتحركة، مثل ^مرحل الحالة الصلبة ، حيث تُستخدم مفاتيح الترانزستور بدلًا من المرحل الكهروميكانيكي ذي الذراع المتحرك ، أو محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة (SSD)، وهو نوع من ذاكرة أشباه الموصلات المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر لاستبدال محركات الأقراص الصلبة ، التي تخزن البيانات على أقراص دوارة. ^{[ 6 ]}

شاع استخدام مصطلح "الحالة الصلبة" في بداية عصر أشباه الموصلات في ستينيات القرن الماضي لتمييز هذه التقنية الجديدة. يعمل جهاز أشباه الموصلات عن طريق التحكم في تيار كهربائي يتكون من إلكترونات أو فجوات تتحرك داخل قطعة بلورية صلبة من مادة شبه موصلة مثل السيليكون ، بينما كانت أنابيب التفريغ الحراري الأيوني التي حلت محلها تعمل عن طريق التحكم في تيار من الإلكترونات أو الأيونات في فراغ داخل أنبوب مغلق.

على الرغم من أن أول جهاز إلكتروني ذي حالة صلبة كان كاشف شعيرات القط ، وهو عبارة عن ثنائي شبه موصل بدائي تم اختراعه حوالي عام 1904، إلا أن الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة بدأت باختراع الترانزستور عام 1949. ^{[ 7 ]} قبل ذلك، كانت جميع الأجهزة الإلكترونية تستخدم الصمامات المفرغة ، لأنها كانت المكونات الإلكترونية الوحيدة القادرة على التضخيم - وهي قدرة أساسية في جميع الأجهزة الإلكترونية. وقد تمكن الترانزستور، الذي اخترعه جون باردين ووالتر هاوزر براتين أثناء عملهما تحت إشراف ويليام شوكلي في مختبرات بيل عام 1947، ^{[ 8 ]} من التضخيم أيضًا، ليحل محل الصمامات المفرغة. وقد طوّر مهندسون في شركة جنرال إلكتريك أول نظام صوتي عالي الدقة يعمل بالترانزستور ، وتم عرضه عام 1955 في فيلادلفيا بجامعة بنسلفانيا . ^{[ 9 ]} أما من حيث الإنتاج التجاري، فقد كان جهاز Fisher TR-1 أول مضخم صوت أولي يعمل بالكامل بالترانزستور ، والذي أصبح متاحًا في منتصف عام 1956. ^{[ 10 ]} في عام 1961، أصدرت شركة تدعى ترانزسترونيكس مضخمًا للحالة الصلبة، وهو TEC S-15. ^{[ 11 ]}

أحدث استبدال الصمامات المفرغة الضخمة والهشة والمستهلكة للطاقة بالترانزستورات في الستينيات والسبعينيات ثورةً ليس فقط في التكنولوجيا، بل في عادات الناس أيضاً، مما أتاح ظهور أولى الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المحمولة حقاً ، مثل راديو الترانزستور ، ومشغل أشرطة الكاسيت ، وجهاز الاتصال اللاسلكي، وساعة الكوارتز ، فضلاً عن أولى أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة العملية . ومن الأمثلة الأخرى على الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة: شريحة المعالج الدقيق ، ومصباح LED ، والخلايا الشمسية ، ومستشعر الصور CCD المستخدم في الكاميرات، وليزر أشباه الموصلات .

خلال الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين، تحوّل مصنّعو أجهزة التلفزيون من استخدام الصمامات المفرغة إلى أشباه الموصلات، وروّجوا لأجهزتهم على أنها "مصنوعة بالكامل من أشباه الموصلات" ^{[ 12 ]،} على الرغم من أن أنبوب أشعة الكاثود (CRT) كان لا يزال صمامًا مفرغًا. كان هذا يعني أن الهيكل فقط هو المصنوع بالكامل من أشباه الموصلات، دون أنبوب أشعة الكاثود نفسه. أوضحت الإعلانات المبكرة هذا الفرق ^{[ 13 ]،} لكن الإعلانات اللاحقة افترضت أن الجمهور على دراية مسبقة به، واختصرت العبارة إلى "مصنوعة بالكامل من أشباه الموصلات". ويمكن القول إن شاشات LED مصنوعة بالكامل من أشباه الموصلات. ^{[ 14 ]}

• فيزياء المادة المكثفة
• علم المواد
• الخلية الشمسية
• فيزياء الحالة الصلبة
• دائرة متكاملة لإدارة الطاقة