الاسم : عمر صالح محمد باوجيه الشعبة : 2
الموصل الكهربائي هو أي مادة تسمح بمرور التيار الكهربائي عبرها، مثل المعادن بمختلف أنواعها. ويرجع السبب في ذلك إلى تركيبها الذري حيث تحتوي على عدد هائل من الإلكترونات الحرة القابلة للحركة تحت تأثير قوة خارجيةكمصدر جهد كهربائي أو بطارية.
صورة شاملة لتوضيح التوصيل بالمادة الصلبة
شرح مبسط عن توصيل الكهربة بمادة صلبة
إن الفضة والنحاس والذهب والألمنيوم هي من الموصلات الممتازة ولكن نادراً ما تستخدم الفضة أو الذهب بسبب إرتفاع ثمنها. أما النحاس فيستخدم في شبكات التمديدات الداخلية والأجهزة الكهربائية الإلكترونية، في حين يستخدم الألمنيوم في شبكات نقل وتوزيع الكهرباء الخارجية.
شرح مبسط للمواد الموصلة و العازلة
أثر درجة الحرارة:
* عند تسخين البلورة النقية إلى درجة الحرارة العادية فإن ذلك يؤدي الى تكسير بعض الروابط ينتج عنه بعض الالكترونات الحرة التي تترك مكانها فجوات تؤدي إلى حركة الإلكترونات بين الروابط أي أن التوصيل الكهربائي في بلورة شبة الموصل النقي نتج من أي حكة الالكترونات والفجوات داخل البلورة.
حيث تمثيل حركة الالكترونات اتجاه مرور التيار الالكتروني. بينما تمثل حركة الفجوات اتجاه مرور التيار الاصطلاحي واتجاه حركة الالكترونات يكون في اتجاه معاكس لحركة الفجوات.
أي أن التيار الالكتروني والتيار الاصطلاحي عند درجات الحرارة العادية متساويان في المقدار ومتعاكسان في الاتجاه.
وايضا هنا
الموصل الكهربائي هو أي مادة تسمح بمرور التيار الكهربائي عبرها، مثل المعادن بمختلف أنواعها. ويرجع السبب في ذلك إلى تركيبها الذري حيث تحتوي على عدد هائل من الإلكترونات الحرة القابلة للحركة تحت تأثير قوة خارجيةكمصدر جهد كهربائي أو بطارية.
صورة شاملة لتوضيح التوصيل بالمادة الصلبة
شرح مبسط عن توصيل الكهربة بمادة صلبة
إن الفضة والنحاس والذهب والألمنيوم هي من الموصلات الممتازة ولكن نادراً ما تستخدم الفضة أو الذهب بسبب إرتفاع ثمنها. أما النحاس فيستخدم في شبكات التمديدات الداخلية والأجهزة الكهربائية الإلكترونية، في حين يستخدم الألمنيوم في شبكات نقل وتوزيع الكهرباء الخارجية.
تنقسم المواد من حيث توصيلها للتيار الكهربائي الى:
* المواد الموصلة: وهي المواد التى تحتوي على عدد كبير من الالكترونات الحرة. مثل النحاس والفضة.
* المواد العازلة: وهي المواد التى لا تحتوي على الكترونات حرة. مثل الكوارتز والبورسلين.
* المواد شبة الموصلة: وهي المواد التى تحتوي على نسبة قليلة من الالكترونات الحرة. مثل السليكون الجرمانيوم.
نظرية نطاقات الطاقة في المواد الصلبة:
تبين نظرية نطاقات الطاقة مستخدمة بعض فروض نظرية الكم أن:
الالكترونات تدور حول النواة في مستويات محددة الطاقة.
المستوى الأول للطاقة (الأقرب للنواة) يمتلك أقل طاقة وكلما زاد بعد المستوى عن النواة زادت طاقتة.
عندما تتجمع الذرات لتشكل كتلة صلبة (بلورة) فإن الالكترونات في أي ذرة تتأثر بقوى كهربائية بسبب الشحنات الموجودة في الذرة بالإضافة الى تأثير الذرات المحيطة بها.
نتيجة تجمع الذرات تتداخل مستويات طاقة كل ذرة مع الذرات الأخرى في البلورة. وينتج عن ذلك حزم أو نطاقات أو أشرطة للطاقة.
كل نطاق يحوي مجموعة من مستويات الطاقة المتقاربة التي تكون فروق الطاقة بينها صغيرة جدا.
يوجد بين نطاقات الطاقة مسافات فجوات.
الفجوات لا يوجد بها مستويات طاقة أو الكترونات.
مقارنة بين المواد الموصلة والعازلة وشبة الموصلة في ضوء نظرية نطاقات الطاقة:
| وجة المقارنة | نوع المادة | ||
| الموصلة | العازلة | شبة الموصلة | |
| المقاومة النوعية | صغيرة جدا | كبيرة جدا | متوسطة |
| أمثلة، نطاق التكافؤ- نطاق التوصيل | النحاس والفضة، ممتلئ جزئي بالالكترونات | الكوارتز والبورسلين، خال من الالكترونات | السيليكون و الجرمانيوم، به قليل من الالكترونات |
| الفجوة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل | صغيرة جدا | كبيرة جدا | متوسطة |
| طاقة الفجوة(Eg) | صغيرة جدا Eg=0.01e.v | كبيرة جدا Eg=5e.v | متوسطة Eg=07-2e.v |
شرح مبسط للمواد الموصلة و العازلة
طاقة الفجوة (Eg): هي الطاقة اللازمة لنقل الإلكترون من نطاق التكافؤ الى نطاق التوصيل.
التركيب البنائي لبلورة شبة الموصل النقي نظرا لأن شبة الموصل النقي (السيلكون Si أو الجرمانيوم Ge) تحتوي في مستوى الطاقة الأخير على أربع الكترونات لذلك فإن بلورة شبة المصل النقي (السليكون) تتكون من ذرات بحيث تكون كل ذرة محاطة بأربع ذرات عن طريق أربع روابط تساهمية تشارك فيها الذرة بأربع الكترونات. ونظراً لأن إلكترونات الروابط تكون مرتبطة بذراتها ارتباطا شديداً عند درجة الصفر المطلق. لذلك البلورة النقية لا توصل التيار الكهربائي عند هذه الدرجة.
التركيب البنائي لبلورة شبة الموصل النقي نظرا لأن شبة الموصل النقي (السيلكون Si أو الجرمانيوم Ge) تحتوي في مستوى الطاقة الأخير على أربع الكترونات لذلك فإن بلورة شبة المصل النقي (السليكون) تتكون من ذرات بحيث تكون كل ذرة محاطة بأربع ذرات عن طريق أربع روابط تساهمية تشارك فيها الذرة بأربع الكترونات. ونظراً لأن إلكترونات الروابط تكون مرتبطة بذراتها ارتباطا شديداً عند درجة الصفر المطلق. لذلك البلورة النقية لا توصل التيار الكهربائي عند هذه الدرجة.
العامل الذي يؤثر في درجة التوصيل الكهربائي لاشباة الموصلات النقية:
درجة الحرارة.
* عند تسخين البلورة النقية إلى درجة الحرارة العادية فإن ذلك يؤدي الى تكسير بعض الروابط ينتج عنه بعض الالكترونات الحرة التي تترك مكانها فجوات تؤدي إلى حركة الإلكترونات بين الروابط أي أن التوصيل الكهربائي في بلورة شبة الموصل النقي نتج من أي حكة الالكترونات والفجوات داخل البلورة.
حيث تمثيل حركة الالكترونات اتجاه مرور التيار الالكتروني. بينما تمثل حركة الفجوات اتجاه مرور التيار الاصطلاحي واتجاه حركة الالكترونات يكون في اتجاه معاكس لحركة الفجوات.
أي أن التيار الالكتروني والتيار الاصطلاحي عند درجات الحرارة العادية متساويان في المقدار ومتعاكسان في الاتجاه.
شرح مبسط عن اثر درجة الحرارة
وهنا ختام موضوعي و ارجوا من الله التوفيق
اضغط هنا
المراجع : -
وايضا هنا
جا يطل غلب الكل شكرا لك
ReplyDelete