أشباة الموصلات غير النقية   Impure Semiconductors

وهي أشباة موصلات نقية مطعمة بنسبة قليلة من أحد عناصر المجموعة الخامسة التي تكافؤها خماسي مثل  الانتيمون Sb, الزرنيخ As, الفوسفورP , أو من أحد عناصر المجموعة الثالثة  والتي تكافؤها ثلاثي مثل عنصر البورونB أوعنصر الألمنيوم Al أو الانديوم Inأوعنصر الجاليوم Ga

وفي هذة الحالة تسمى عناصر المجموعة الثالثة وعناصر المجموعة الخامسة بالشوائب , وهذة الشوائب يمكن أن تلعب دورا هاما في اضافة خصائص مميزة لأشباة الموصلات منها الحصول على نوعين من أشباة الموصلات غير النقية هما شبة موصل غير نقي من النوع السالب وشبة موصل غير نقي من النوع الموجب , وبذلك تزداد قدرة أشباة الموصلات على توصيل التيار الكهربائي كما سيأتي شرحة .

أولا : شبة موصل من النوع السالب (الشائبة المانحة للإلكترونات )

  onor Impurity) : N-Type Semiconductor)

 الشكل المرسوم يبين التركيب البلوري لشبة موصل من النوع السالب .... ماهو العنصر الشائب الذي طعمت بة هذة البلورة؟ وكم عدد الالكترونات الموجودة في مستوى طاقتة الأخير ( مستوى التكافؤ ) ؟ وكم التكافؤ لة ؟

عند تطعيم بعض ذرات الجرمانيوم  رباعية التكافؤ , بذرات من عنصر خماسي التكافؤ مثل الزرنيخ , فإن كل ذرة من ذرات الزرنيخ تسهم بأربعة إلكترونات من إلكتروناتها الخمسة لترتبط مع أربع ذرات من ذرات الجرمانيوم المحيط بها ,

والكترونها الخامس في هذة الحالة  لن يشارك في هذا الترابط  , وعلى ذلك يكون هذا الإلكترون ضعيف الارتباط بذرات الزرنيخ , ويتطلب تحريرة منها قدر قليل جدا من الطاقة , ممايجعل بلورة الزرنيخ تحتوي على نسبة لابأس بها من الإلكترونات الحرة التي تتجول في البلورة من مكان إلى أخر , فتصبح موصلة للكهرباء  بدرجة أكبر , والإلكترونات هي حاملة الشحنة  الحرة في هذةالبلورة , ولذلك يسمى هذا النوع من البلورات بالبلورة السالبة N – Type .

النوع الثاني: شبة موصل من النوع الموجب(الشائبة المستقبلة للإلكترونات)

(Acceptor Impurity) (P-Type Semiconductor)

الشكل المرسوم يبين التركيب البلوري لشبة موصل من النوع السالب .... ماهو العنصر (الشائبة)الذي طُعمت بة هذة البلورة؟ وكم عدد الالكترونات الموجودة في مستوى طاقتة الأخير ( مستوى التكافؤ ) ؟ وكم التكافؤ لعنصر الشائبة ؟

عند تطعيم بلورة الجرمانيوم بشائبة ثلاثية التكافؤ مثل عنصر الجاليوم ( استبدال بعض ذرات بلورة الجرمانيوم رباعية التكافؤ , بذرات من عنصر ثلاثي التكافؤ مثل الجاليوم ) , سينقص ذرة الجاليوم إلكترون لتكوين الرابطة التساهمية الرابعة ( ترتبط ذرة الجاليوم بثلاث ذرات فقط من الذرات الاربع المحيطة بها من ذرات الجرمانيوم وتظل رابطتها بذرة الجرمانيوم الرابعة غير مكتملة كما في الشكل .

وتسمى الرابطة الغير مكتملة فجوة (Hole) , حيث تسمح هذة الفجوة بانتقال إلكترون إليها من رابطة أخرى , فتصيح الفجوة رابطة مكتملة , وتصبح الرابطة  التي جاء منها إلكترون  رابطة غير مكتملة ( تظهر فجوة جديدة ) ينتقل إليها إلكترون من رابطة أخرى . وتتكرر هذة العملية فتبدو الفجوات وكأنها تتجول في البلورة من موضع لاخر , عندها بلورة الجرمانيوم المطعمة بذرات الجاليوم ( كشائبة ) تصبح موصلة للكهرباء بدرجة أكبر , وحاملات الشحنة في هذة البلورة هي الفجوات , التي ينقصها إلكترون سالب ( شحنة سالبة )  , ولذلك فهي تكافئ شحنة موجبة مقدارها  يساوي مقدار شحنة الإلكترون  , ولهذا يسمة هذا النوع بالبلورة الموجبة .(Positive) P - Type