انصاف النواقل

كما هو معلوم فإن التيار الكهربائي هو عبارة عن حركة الإلكترونات الحرة للذرات
التي تملك إلكترونات حرة مستعدة لمغادرة ذراتها بسهولة في حال تطبيق أي
جهد كهربائي عليها، وهذه الخاصة متوافرة في المعادن وبشكل عام في النواقل،
أما الذرات التي لا تملك إلكترونات حرة فلا يمر تيار كهربائي فيها وتلك هي
العوازل. إذن هناك بشكل عام نوعين من المواد إما مواد ناقلة أو مواد عازلة
(للتيار الكهربائي).
ولكن في واقع الأمر فهناك مواد لا يمكن تصنيفها مع
النواقل لأنها رديئة النقل جداً للكهرباء ولا يمكن تصنيفها مع العوازل
لأنها تسمح لبعض التيار بالمرور، هذه المواد تسمى أنصاف النواقل ومنها
تصنع ترانزيستورات والديودات والدارات المتكاملة والعناصر الفعالة
الإلكترونية.
من أنصاف النواقل الجرمانيوم والسيليكون والإنديوم
وأكاسيد النحاس وتكون جميعها دائماً بشكل بلوري إلا أن أشهرها على الإطلاق
السيليكون والجرمانيوم.
إن السيليكون والجرمانيوم في الحالة المثالية
النقية وفي درجة حرارة الصفر المطلق يكونان عازلين تامين، ولكن وبإضافة
شوائب إلى أي من هذين العنصرين وبنسبة ضئيلة جداً ومن نوعية محددة، تتغير
المواصفات ويمكن للسيليكون (أو الجرمانيوم) المشوب أن ينقل التيار
الكهربائي.
إن كلاً من ذرتي السيليكون والجرمانيوم تملك أربعة
إلكترونات فقط في مدارها الأخير وبما أن السيليكون والجرمانيوم موجودين
بشكل بلورات فإن هذه الإلكتورنات الأربعة السطحية للـذرة
تتشارك مع الإلكترونات السطحية للذرة المجاورة وبشكل متناوب مما يجعل الذرتين بحالة مستقرة ومتشابكة.
فإذا
أضفنا لهذا البناء البلوري ذرات شوائب لها في مدارها الأخير خمسة
إلكترونات (وليكن الزرنيخ مثلاً أو الفوسفور أو الأنتموان) تسمى معطيات
فإن أربعة إلكترونات ترتبط مع ذرات السيليكون المجاورة ويبقى الإلكترون
الخامس حراً يستطيع التجول يمكنه نقل التيار الكهربائي،وبالتالي يتشكل
معنا شبع ناقل نوعه سالب (Negative) يرمز له (N)، أما في حال إضافة ذرات
شوائب لها في مدارها الأخير ثلاثة إلكترونات تكافئ فقط (مثل الألمنيوم
والإنديوم) وتسمى آخذات فإن هذه الإلكترونات الثلاثة سوف ترتبط مع ذرات
السيليكون المجاورة وبالتالي ينقص إلكترون رابع لإتمام عملية الارتباط
وهذا ما يكافئ تكون فجوة وهي تمثيل لشحنة موجبة (معادلة ومعاكسة لشحنة
الإلكترون السالبة) وتحاول اقتناص إلكترون من ذرة مجاورة، وحالما يـأتيها
هذا الإلكترون ليتحد معها يخلف ورائه فجوة أخرى في مكانه لا تلبث أن تملأ
بإلكترون من ذرة أخرى وهكذا وبالتالي فإن حملة التيار من هذا النوع هي
الفجوات ذات الشحنة الموجبة، بالتالي فشبه الناقل المصنوع بهذه الطريقة
هو شبه ناقل موجب (Positive) ويرمز له بـ (P).
فإذن أنصاف النواقل هي
بشكل عام ذات نوعين: نصف ناقل موجب (P) ونصف ناقل سالب (N) يصنع من أنصاف
النواقل جميع العناصر الإلكترونية الفعالة مثل الترانزيستور والترياك
والدارات المتكاملة.[/b]

ا