استخدام مادة الجرمانيوم والسيليكون في مجال الأجهزة الإلكترونية.
يستخدم الجرمانيوم والسيليكون في هذا المجال لأنهما من أشباه الموصلات الكهربائية ، لذلك يتم استخدامهما في صناعة المقاومات الكهربائية والترانزستورات.
كما أنه يتداخل مع صناعة العديد من الأجزاء الإلكترونية الصغيرة ، ويعتبر الجرمانيوم والسيليكون مادتين غيّرتا مجرى التكنولوجيا الحديثة ، فقبل استخدامهما في مجال الإلكترونيات ، كان حجم الأجهزة الإلكترونية كبيرًا جدًا ، في بالإضافة إلى تكلفتها العالية.
ولكن بعد استخدام الجرمانيوم والسيليكون في مجال التصنيع ، أصبح حجمه أصغر بشكل ملحوظ وأرخص أيضًا ، والخصائص المتعلقة بالمادتين والتي كانت بمثابة سبب لاستخدامهما هي:
- إنها مادة أشباه الموصلات.
- إنه أحد العناصر الكيميائية المستقرة.
- من الممكن تغيير الخصائص المتعلقة بنقل الكهرباء والعزل في هاتين المادتين.
- إنها مادة رخيصة نسبيًا.
لذلك ، نظرًا لتكلفته المنخفضة ومميزاته ، أصبح الجرمانيوم والسيليكون أفضل العناصر في عملية تصنيع الأجهزة الإلكترونية ، بالإضافة إلى سهولة الإنتاج مقارنة بعناصر أشباه الموصلات الأخرى.
أشباه الموصلات
أشباه الموصلات هي مجموعة من المواد الصلبة البلورية التي لها قدرة متوسطة في عملية التوصيل الكهربائي ، لأنها لا توصل الكهرباء بكفاءة مثل المواد الموصلة.
لكنها ليست كذلك مادة عازلة ، وتتميز أشباه الموصلات بكفاءتها العالية في استخدام الطاقة وسعرها المنخفض ، وهذا هو سبب استخدامها على نطاق واسع في مجال تصنيع الأجهزة الإلكترونية ، مثل الدوائر المتكاملة ، والثنائيات ، والترانزستورات.
مما تتكون أشباه الموصلات؟
- تتكون أشباه الموصلات بشكل أساسي من الجرمانيوم والسيليكون ، بالإضافة إلى زرنيخيد الغاليوم أو فوسفيد الإنديوم أو مركب كبريتيد الرصاص.
- هناك العديد من المواد الأخرى التي تستخدم كأشباه موصلات ، وهناك أنواع من البلاستيك يتم تصنيعها كأشباه موصلات ، ونستخدمها في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء والتي يتم اختصارها بـ “LEDs” ، لأن البلاستيك مرن. ويمكن تشكيلها بطرق مختلفة.
أنواع أشباه الموصلات
يحدث ظهور أشباه الموصلات بعد إضافة الشوائب إلى المواد ، ويجب أن يكون مقدار الزيادة في موصلية العنصر وكذلك نقصه هو كمية الشوائب التي تمت إضافتها ، وكذلك نوعها ، وتكون أشباه الموصلات لها تم تصنيفها إلى نوعين أساسيين ، وهما كالتالي:
شبه سلبي:
- والتي تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة مما يعني أن موصليةها أكبر.
العناصر التي قد تعجبك:
بيان حالة مدرس أزهري إلكتروني
أسئلة وأجوبة حول محو الأمية.
الفرق بين الدائن والمدين
شبه إيجابي:
- يحتوي على عدد قليل من الإلكترونات الحرة ، مما يعني أن الموصلية أقل.
تاريخ اكتشافه.
- تم استخدام مصطلح “أشباه الموصلات” لأول مرة في عام 1782 من قبل عالم “Alessandro Volta” ، ولاحظ عالم “Faraday” طبيعة أشباه الموصلات وتأثير توصيلها على درجة الحرارة في عام 1833 ، عندما لاحظوا انخفاض المقاومة الكهربائية لـ كبريتيد الفضة مع زيادة درجة الحرارة.
- وفي عام 1874 ، اكتشف كارل براون ووثق مبدأ تشغيل الثنائيات ، والتي كانت مصنوعة من مواد شبه موصلة ، والتي بسببها لاحظ العالم أن التيار يتدفق بحرية في اتجاه واحد محدد فقط.
- في عام 1901 ، اخترع Chandra Bose أول جهاز شبه موصل في العالم ، والذي أطلق عليه اسم شارب القط. هذا هو تيار كهربائي معدل تستخدمه أشباه الموصلات للكشف عن موجات الراديو.
أسباب تفضيل السيليكون على الجرمانيوم
في الوقت الحاضر ، وجد أن استخدام السيليكون أفضل من استخدام الجرمانيوم ، وفيما يلي سنشرح أسباب عدم استخدام الجرمانيوم كعنصر مفيد مثل السيليكون:
- في درجة حرارة الغرفة ، تحتوي بلورات السليكون على إلكترونات أقل بكثير من بلورات الجرمانيوم ، مما يجعل السليكون لديه تيار قطع أقل بكثير من الجرمانيوم.
- عندما يتم ربط هيكل بلورات الجرمانيوم عند درجة حرارة عالية ، فسوف يتم تدميرها ، ومن ناحية أخرى ، لا يتم تدمير بلورات السليكون بسهولة عند تعرضها للحرارة الزائدة.
- تتميز ثنائيات السيليكون بجهد عكسي أعلى من ثنائيات الجرمانيوم.
- ومع ذلك ، يحتوي السيليكون على شيء سلبي واحد غير موجود في الجرمانيوم ، وهو أن الحاجز المحتمل للسيليكون أعلى مقارنة بالجرمانيوم ، ولكن عندما نفكر في مزايا السيليكون ، سيكون بالطبع أفضل عنصر يمكن استخدامه فيه. الأجهزة. على أساس أشباه الموصلات.
قد يثير اهتمامك:
الفرق بين الجرمانيوم والسيليكون.
الجرمانيوم والسيليكون من أشباه الموصلات التي تنتمي إلى المجموعة الرابعة عشرة من الجدول الدوري ، أي أنها تنتمي إلى عائلة الكربون ، حيث يوجد السيليكون في المنتصف ، وتحت الجرمانيوم والقصدير والرصاص ، وفوق ذلك يوجد الكربون. في النقاط التالية سنتحدث عن الفرق بين عنصري الجرمانيوم والسيليكون:
- الجرمانيوم له الرمز “Ge” والعدد الذري هو اثنان وثلاثون ، بينما يحتوي السيليكون على الرمز “Si” والرقم الذري هو أربعة عشر.
- غالبًا ما تزداد نصف القطر الذري للعناصر كلما تحركت لأعلى في مجموعات الجدول الدوري.
- لذلك ، فإن نصف القطر الذري للجرمانيوم أكبر من نصف القطر الذري للسيليكون.
- عندما يتم ترتيب الذرات إلكترونيًا ، يحتوي الجرمانيوم على إلكترونات في المدار “d”.
- بينما لا يحتوي السيليكون على إلكترونات موزعة في مدار “d”.
- الجرمانيوم لديه موصلية أعلى من السيليكون.
- هذا لأن السيليكون يحتوي على عدد ذري أقل من الجرمانيوم.
- مواصفات السليكون ، معظمها تكلف عشر مرات أقل من مواصفات الجرمانيوم المماثلة.
- تستخدم موصلات السيليكون في نطاق واسع جدًا.
- ويرجع ذلك إلى سهولة استخدامه في درجات حرارة أعلى من موصلات الجرمانيوم.
يستخدم الجرمانيوم
يستخدم الجرمانيوم في العديد من المجالات حيث يساهم في تصنيع الترانزستور مما سهل تطبيق معدن الجرمانيوم في العديد من الأشياء ، وسنذكر استخداماته العديدة في النقاط التالية:
- يتم إنتاج أشعة الليزر التي تساعد في نقل البيانات عبر مسافات طويلة بواسطة ثنائيات الجرمانيوم.
- الجرمانيوم هو نوع من العلاج الكيميائي ، لأنه يحتوي على مجموعة من المركبات السامة التي تقاوم أنواعًا مختلفة من البكتيريا.
- يستخدم الجرمانيوم في تطبيقات الأشعة السينية ، بالإضافة إلى استخدامه في صناعة السبائك المعدنية عالية التكلفة.
- على سبيل المثال ، أدى استخدامه مع سبائك الفضة الإسترليني إلى زيادة مقاومته للتلطيخ.
- الجرمانيوم النقي لديه القدرة على تحديد مصادر الإشعاع بدقة.
- هذه ميزة تحتاجها جميع البلدان في أمن المطارات.
- يمكن استخدامه في نظام الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء.
- يتم استخدامه في إنتاج الخلايا الشمسية عالية الكفاءة.
- حيث يتم استخدامه في مجال التطبيقات الفضائية.
- يستخدم الجرمانيوم في أنظمة الألياف البصرية حيث أنه محفز للبلمرة في العلاج الكيميائي.
- يحتوي الجرمانيوم على معامل انكسار عالي ومؤشر تشتت بصري منخفض.
- هذا يجعلها مناسبة لعدسة الكاميرا ذات الزاوية الواسعة وكذلك العدسات الموضوعية للمجهر.
تابعنا:
يستخدم السيليكون
- يستخدم السيليكون في مواد البناء مثل الزجاج والاسمنت والطوب والخرسانة.
- يتم استخدامه في صناعة القوالب المقاومة للحرارة ، لأنه يقاوم الحرارة بشكل فعال.
- تستخدم رقائق السيليكون في عملية التصنيع لأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر.
- يتم استخدامه في صناعة بعض قطع غيار السيارات.
- يتكون المطاط من مادة السيليكون لدن بالحرارة ، وهو مقاوم للحريق والحرارة واللهب.
- كما أنها آمنة لصحة الإنسان وغير ضارة.
- يتم استخدامه في صناعة المواد التي تتحمل درجات حرارة عالية جدًا.
- مثل قوالب السيليكون التي تتميز بفكرة الدخول للفرن لتسوية الطعام دون إتلافه.
- يستخدم السيليكون كغراء ، وهو مادة لاصقة فعالة للغاية وقوية ويستخدم في لصق العديد من الأشياء معًا.
- مثل الزجاج والخشب وأنواع مختلفة من الأقمشة والبلاستيك.
- يستخدم السيليكون لتجميل أجزاء الجسم مثل الثديين.
- حيث يُعرف بالجمال المعدني لما له من استخدامات متعددة في مجال الجمال وصحة الجسم.