إجابة سؤال: أشباه الموصلات من النوع n و p متعادلة كهربائيا صواب خطا
- الجواب: صواب.
شرح الإجابة:
عندما نتحدث عن أشباه الموصلات مثل السيليكون أو الجرمانيوم، من المهم أن ندرك أن حالتها الأساسية النقية تكون متعادلة كهربائياً، وهذا يعني أن عدد الشحنات الموجبة (البروتونات داخل النواة) يتساوى تماماً مع عدد الشحنات السالبة (الإلكترونات التي تدور حول النواة وترتبط بالشبكة البلورية). هذه الذرات ترتبط ببعضها البعض بقوة لتشكل الشبكة البلورية المستقرة.
عملية إضافة الشوائب، أو ما يُعرف بـ التطعيم، هي التي تخلق أشباه الموصلات من النوع N والنوع P. رغم أن هذه العملية تغير من التوصيلية الكهربائية للمادة بشكل جذري، إلا أنها لا تغير من شحنتها الكلية. في حالة النوع N، نقوم بإدخال الذرات المانحة، وهي ذرات من عناصر تحتوي على إلكترون تكافؤ إضافي مقارنة بذرات شبه الموصل الأصلية (مثل إضافة ذرات الفسفور إلى السيليكون).
كل ذرة مانحة تأخذ مكان ذرة سيليكون في الشبكة، ويبقى لديها إلكترون واحد زائد لا يشارك بشكل كامل في الروابط مع الذرات المجاورة. هذا الإلكترون الزائد يصبح إلكتروناً حراً يمكنه التحرك بسهولة عبر المادة، ويُعد حامل الشحنة الأغلبية في هذا النوع. ولكن النقطة الجوهرية هنا هي أن الذرة المانحة بأكملها، بنواتها الموجبة وإلكتروناتها الكاملة (بما في ذلك الإلكترون الحر)، قد حلت محل ذرة سيليكون كاملة، وبقيت متعادلة في الأصل.
إقرأ أيضا:ماذا يحدث لارتفاع المخروط عند ضرب نصف القطر في 3 للمحافظة على حجم المخروط الأصلي ؟بمجرد أن يفقد الإلكترون الزائد ارتباطه بالذرة الأم ليصبح حراً، فإن الذرة المانحة نفسها تتحول إلى أيون موجب ثابت ضمن الشبكة. مجموع الشحنات السالبة (الإلكترونات الحرة والإلكترونات المرتبطة) والشحنات الموجبة (البروتونات في الأنوية والأيونات المانحة الثابتة) يبقى متساوياً، وبالتالي تظل المادة متعادلة كهربائياً بشكل عام.
بالمثل، عند إنشاء أشباه الموصلات من النوع P، نقوم بإضافة الذرات المستقبلة، وهي ذرات تمتلك إلكترون تكافؤ أقل من ذرات شبه الموصل الأساسي (كمثال، إضافة ذرات البورون إلى السيليكون). هذه الذرات تندمج في الشبكة البلورية، وتخلق نقصاً في الإلكترونات في الروابط التساهمية مع الذرات المجاورة، هذا النقص هو ما نطلق عليه اسم الفجوة. الفجوات تتصرف كحاملات شحنة موجبة متنقلة، وهي حامل الشحنة الأغلبية في النوع P.
الذرة المستقبلة التي تسببت في وجود هذه الفجوة لديها إلكترون أقل لملء مدارها الخارجي مقارنة بذرة السيليكون التي حلت محلها، وعندما تنتقل إلكترونات من ذرات مجاورة لملء هذه الفجوة (مما يجعل الفجوة تنتقل)، فإن الذرة المستقبلة نفسها تصبح أيوناً سالباً ثابتاً في الشبكة. مرة أخرى، التوازن الكلي بين الشحنات الموجبة (البروتونات في الأنوية والفجوات) والشحنات السالبة (الإلكترونات المرتبطة والأيونات المستقبلة الثابتة) يحافظ على التعادل الكهربائي للمادة بأكملها.
إقرأ أيضا:الاختبار وسيلة لقياس مدى الاستيعاب والقدرة على تنظيم المعلومات مهما كثرت صواب ام خطاإذن، على الرغم من وجود وفرة في حاملات الشحنة الأغلبية (إلكترونات في النوع N وفجوات في النوع P)، فإن العدد الكلي للشحنات الموجبة يساوي العدد الكلي للشحنات السالبة في كل من أشباه الموصلات من النوع N والنوع P، مما يؤكد أنهما متعادلتان كهربائياً.