صفحة 235 - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

الأهداف

• تصف كيف يعمل الدايود • على جعل التيار الكهربائي يسري في اتجاه واحد فقط. • توضح كيف يمكن للترانزستور العمل على زيادة أو تضخيم تغيرات الجهد.

المفردات

الدايود طبقة النضوب الترانزستور رقاقة ميكروية

تعتمد الأجهزة الإلكترونية في عصرنا الحاضر - ومنها الهاتف الذكي والتلفاز ومشغلات الألعاب الفيديو والحواسيب الصغيرة - على أدوات مصنوعة من أشباه الموصلات، تتجمع في رقاق من السيليكون لا تتجاوز عرضها بضعة مليمترات. وفي هذه الأدوات يتغير كل من التيار والجهد بطرائق أكثر تعقيدًا مما وصف قانون أوم.

الدايودات Diodes

يعد الدايود (الوصلة الثنائية أو الصمام الثنائي) أبسط الأدوات المصنوعة من أشباه الموصلات. وهو يتكون من قطعة صغيرة من مادة شبه موصلة من النوع p ووصلة أخرى من النوع n، وبدلاً من استخدام قطعتين منفصلتين من السيليكون المعالج، تؤخذ عينة واحدة من السيليكون النقي ثم تعالج أولاً بالمعالج p، ومن ثم تعالج بالمعالج n، وتُطلى منطقة الوصل الفلزية في كل منطقة، بحيث يمكن وصل الأسلاك بها، كما هو موضح في الشكل 8-9. ويطلق على الحد الفاصل بين شبه الموصل من نوع p وشبه الموصل من نوع n بالوصلة، لذا تسمى الأداة الناتجة بالدايود نوع pn.

تنجذب إلكترونات الحرة في الطرف n من الوصلة نحو الفجوات الموجبة في الطرف p، حيث تتحرك الإلكترونات بسهولة إلى المنطقة p وتتحد مع الفجوات. وبطريقة مماثلة، تتحرك الإلكترونات بسهولة من المنطقة p إلى المنطقة n، حيث تتحد مع الإلكترونات، ونتيجة لهذا التدفق يكون للمنطقة p شحنة كلية موجبة، بينما يكون للمنطقة n شحنة كلية سالبة.

الشكل 8-9 الرسم التوضيحي لدايود نوع pn (a) يوضح أن طبقة النضوب لا تحتوي على ناقلات للشحنة. قارن مقدار التيار في كل من الدايود المنحاز عكسيًا (b) والدايود المنحاز أماميا (c).

تتحرك الفجوات من المنطقة p إلى المنطقة n، حيث تتحد مع الإلكترونات، ونتيجة لهذا التدفق يكون للمنطقة p شحنة كلية موجبة، بينما يكون للمنطقة n شحنة كلية سالبة.

الأهداف • تصف كيف يعمل الدايود • على جعل التيار الكهربائي يسري في اتجاه واحد فقط. • توضح كيف يمكن للترانزستور العمل على زيادة أو تضخيم تغيرات الجهد. المفردات الدايود طبقة النضوب الترانزستور رقاقة ميكروية تعتمد الأجهزة الإلكترونية في عصرنا الحاضر - ومنها الهاتف الذكي والتلفاز ومشغلات الألعاب الفيديو والحواسيب الصغيرة - على أدوات مصنوعة من أشباه الموصلات، تتجمع في رقاق من السيليكون لا تتجاوز عرضها بضعة مليمترات. وفي هذه الأدوات يتغير كل من التيار والجهد بطرائق أكثر تعقيدًا مما وصف قانون أوم. الدايودات Diodes يعد الدايود (الوصلة الثنائية أو الصمام الثنائي) أبسط الأدوات المصنوعة من أشباه الموصلات. وهو يتكون من قطعة صغيرة من مادة شبه موصلة من النوع p ووصلة أخرى من النوع n، وبدلاً من استخدام قطعتين منفصلتين من السيليكون المعالج، تؤخذ عينة واحدة من السيليكون النقي ثم تعالج أولاً بالمعالج p، ومن ثم تعالج بالمعالج n، وتُطلى منطقة الوصل الفلزية في كل منطقة، بحيث يمكن وصل الأسلاك بها، كما هو موضح في الشكل 8-9. ويطلق على الحد الفاصل بين شبه الموصل من نوع p وشبه الموصل من نوع n بالوصلة، لذا تسمى الأداة الناتجة بالدايود نوع pn. تنجذب إلكترونات الحرة في الطرف n من الوصلة نحو الفجوات الموجبة في الطرف p، حيث تتحرك الإلكترونات بسهولة إلى المنطقة p وتتحد مع الفجوات. وبطريقة مماثلة، تتحرك الإلكترونات بسهولة من المنطقة p إلى المنطقة n، حيث تتحد مع الإلكترونات، ونتيجة لهذا التدفق يكون للمنطقة p شحنة كلية موجبة، بينما يكون للمنطقة n شحنة كلية سالبة. الشكل 8-9 الرسم التوضيحي لدايود نوع pn (a) يوضح أن طبقة النضوب لا تحتوي على ناقلات للشحنة. قارن مقدار التيار في كل من الدايود المنحاز عكسيًا (b) والدايود المنحاز أماميا (c). تتحرك الفجوات من المنطقة p إلى المنطقة n، حيث تتحد مع الإلكترونات، ونتيجة لهذا التدفق يكون للمنطقة p شحنة كلية موجبة، بينما يكون للمنطقة n شحنة كلية سالبة. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 8-9 (a) وصلة الدايود Description: No description X-axis: الوصلة Data: Diagram illustrating the structure of a pn junction diode, showing p-type material with holes and n-type material with electrons, separated by a depletion region. Context: Illustrates the basic structure of a diode, showing the p-type and n-type semiconductor regions and the depletion layer. **DIAGRAM**: الدايود المنحاز عكسيًا (b) Description: No description Data: Circuit diagram showing a diode in reverse bias. The positive terminal of the battery is connected to the n-type side and the negative terminal to the p-type side. This results in a depletion region and very little current flow. Context: Illustrates the reverse bias condition of a diode, where the depletion region widens and current flow is minimal. **DIAGRAM**: الدايود المنحاز أمامياً (c) Description: No description Data: Circuit diagram showing a diode in forward bias. The positive terminal of the battery is connected to the p-type side and the negative terminal to the n-type side. This reduces the depletion region and allows significant current flow. Context: Illustrates the forward bias condition of a diode, where the depletion region narrows and current flows easily.