✓ درس 8.1 · كتاب الوزارة
أشباه الموصلات والوصلة الثنائية (الدايود)
الصف الثالث الثانوي
المدة 45 د
محتوى كامل
Semiconductors, doping, pn diode, تجربة I-V.
اضغط أي أداة — لتوليد اختبارات وفلاش كارد وملخصات وتجارب من الدرس تفاعلياً
Semiconductors, doping, pn diode, تجربة I-V.
💎 فيزياء · الفصل · الإلكترونيات الحديثة
أشباه الموصلات والوصلة الثنائية (الدايود)
Si · Doping · pn junction · Rectification · I-V
📖 الدرس
⏱ ~٤٥$ د
🔬 19 رسمًا
🧪 I-V دايود
🎯
سوف تتعلم
- ✓يميز موصل/عازل/شبه موصل
- ✓يفهم Si · e⁻ · holes · doping
- ✓يشرح pn junction والدايود
- ✓يقيس I-V ويتحقق من التقويم
📐
قوانين التطعيم
(n-type)
(p-type)
Forward: closed switch · Reverse: open
n,p → carriers/cm³N_D,N_A → dopingE_g → eVT → °C
💎
أشباه الموصلات — Si والروابط
ثلاثة أنواع: موصل (معادن) · عازل · شبه موصل (Si) — σ تزداد مع T.
Si: 4 valence e⁻ · روابط تساهمية · at 0K no free e⁻.
↑T → broken bonds → free e⁻ + hole (+ charge). n=p in pure Si at equilibrium.
🧪
التطعيم Doping — n-type و p-type
Pentavalent (P,Sb) → n-type · extra e⁻ · n≈N_D.
Trivalent (B,Ga) → p-type · holes · p≈N_A.
Mass Action Law.
🎮
استكشف — نطاقات الطاقة و pn junction
🔬
تجربة الدرس — منحنى I-V للدايود
وصّل Si diode + مصدر V + ammeter. Forward: p→+ n→− — I كبير (مفتاح مغلق). Reverse: I≈0 (مفتاح مفتوح). ارسم I-V — تحقق Rectification (شاحن جوال/سيارة).
1Forward V=0.2,0.5,0.7V — سجّل I
2Reverse V=−5,−10V — I≈μA
3ارسم I-V — knee ~0.7V
4وصّل AC+diode — DC output
🔌
pn Junction — Depletion و Rectification
n+p junction: diffusion e⁻→p, holes→n → depletion region · built-in field.
Equilibrium: drift = diffusion · I_net=0.
Forward bias: depletion shrinks · I flows · closed switch.
Reverse: depletion widens · I≈0 · open switch · Rectification AC→DC.
📡
المكونات الإلكترونية — Sensors
R, L, C · Diode · Transistor · photodiodes — built from semiconductors.
حساسية للضوء · الحرارة · الضغط · التلوث → Sensors.
Electronic tuning: reverse-bias diode ≈ variable C for radio resonance.
🔬
الرسوم — 19 شكلًا
🔬تُصنع الدايودات من أشباه الموصِّلات. ويُعد السليكون أكثر أشباه الموصِّلات شيوعًا
- تُصنع الدايودات من أشباه الموصِّلات. ويُعد السليكون أكثر أشباه الموصِّلات شيوعًا في هذه الصناعة. في ذرَّة السليكون، يوجد أربعة إلكترونات في الغلاف الخارجي، أو غلاف التكافؤ، متاحة ل
🔬عندما نُطعِّم هذه الشبكة بعنصر آخر مثل الفوسفور، الذي يحتوي على خمسة إلكترونات ف
- عندما نُطعِّم هذه الشبكة بعنصر آخر مثل الفوسفور، الذي يحتوي على خمسة إلكترونات في غلافه الخارجي، يتبقى إلكترون «إضافي
🔬يمكننا أيضًا تطعيم السليكون بذرَّةٍ لها ثلاثة إلكترونات في الغلاف الخارجي، مثل ا
- يمكننا أيضًا تطعيم السليكون بذرَّةٍ لها ثلاثة إلكترونات في الغلاف الخارجي، مثل البورون. وفي هذه الحالة، تنتُج فجوة. وكما نعلم، ليس للفجوة في حد ذاتها شحنة، لكنها تمثِّل شحنة موجبة
🔬لأشباه الموصِّلات المطعَّمة هذه خواصُّ مثيرةٌ عند تجميعها. في الشكل الآتي، لدينا
- لأشباه الموصِّلات المطعَّمة هذه خواصُّ مثيرةٌ عند تجميعها. في الشكل الآتي، لدينا شبه موصِّل من النوع p على اليسار، وشبه موصِّل من النوع n على اليمين. عند تجميعهما، نحصل على وصلة نس
🔬عند ترتيب أشباه الموصِّلات المطعَّمة بهذه الطريقة، نحصل على فجوات في أحد الجانبي
- عند ترتيب أشباه الموصِّلات المطعَّمة بهذه الطريقة، نحصل على فجوات في أحد الجانبين تجذب الإلكترونات، ونحصل في الجانب الآخر على الكثير من الإلكترونات الحرة. وعليه، تنتشر بعض الإلكترو
🔬والآن، اكتسب الجانب p، الذي كان متعادلًا من قبل، إلكترونًا إضافيًّا؛ ومن ثَم، أص
- والآن، اكتسب الجانب p، الذي كان متعادلًا من قبل، إلكترونًا إضافيًّا؛ ومن ثَم، أصبح سالب الشحنة. وبالمثل، فَقَدَ الجانب n إلكترونًا؛ وبذلك أصبح عدد البروتونات فيه يزيد عن عدد الإلكت
🔬يَعْبر عدد أكبر من الإلكترونات القريبة من الحد الفاصل لملء الفجوات في الجانب p،
- يَعْبر عدد أكبر من الإلكترونات القريبة من الحد الفاصل لملء الفجوات في الجانب p، كما هو موضَّح في الشكل الآتي.
🔬ينتهي المطاف بتراكُم شحنات سالبة بالقرب من الحد الفاصل على الجانب p، وتراكُم شحن
- ينتهي المطاف بتراكُم شحنات سالبة بالقرب من الحد الفاصل على الجانب p، وتراكُم شحنات موجبة بالقرب من الحد الفاصل على الجانب n. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.
🔬هذه المنطقة حيث توجد شحنة سالبة على أحد طرفيها وشحنة موجبة على الطرف الآخر تُعرَ
- هذه المنطقة حيث توجد شحنة سالبة على أحد طرفيها وشحنة موجبة على الطرف الآخر تُعرَف باسم منطقة النضوب (تُسمى أيضًا المنطقة القاحلة). يولِّد تراكُم الشحنات هذا مجالًا كهربيًّا عبر منط
🔬مثال ١: فهْم أشباه الموصِّلات المطعَّمة
- يوضِّح الشكل شبكة من ذرَّات السليكون في شبه موصِّل. طُعِّم الجانب الأيسر من الشبكة بأيونات مانِحة. يُسمَّى هذا الجانب: الجانب n. طُعِّم الجانب الأيمن من الشبكة بأيونات مستقبِلة. يُ
🔬مثال ٢: فهْم الوصلات الثُّنائية
- في الوصلة الثُّنائية، يمكن أن ينتشر كلٌّ من الإلكترونات الحرة والفجوات عبر الوصلة، كما هو موضَّح بالشكل.
🔬الحل
- دعونا الآن نوصِّل الوصلة الثُّنائية بمصدر طاقة في دائرة كهربية. يوضِّح الشكل الآتي مخططًا لدائرة كهربية.
🔬الحل
- ومن ثَم، نلاحظ أن منطقة النضوب تتوسَّع نتيجة فرق الجهد المطبَّق. وهذا ما يوضِّحه الشكل الآتي.
🔬الحل
- دعونا الآن نعكس قطبية مصدر الطاقة في الدائرة، كما هو موضَّح في الشكل الآتي.
🔬الحل
- وكما هو موضَّح في الشكل الآتي، تتنافر الإلكترونات الحرة في الجانب n مع الطرف السالب، وهو ما يدفعها باتجاه منتصف الوصلة. ومن ثَم، يتغلب هذا «الدفع
🔬مثال ٣: تحديد إذا ما كانت الوصلات الثُّنائية موصَّلة توصيلًا أماميًّا أم عكسيًّا
- يوضِّح الشكل وصلة ثُنائية في دائرة كهربية. يوضَّح الجانب الموجب الشحنة لمنطقة النضوب في الوصلة الثُّنائية باللون الأحمر، والجانب السالب الشحنة باللون الأزرق. هل الوصلة موصَّلة أمام
🔬الحل
- إذا كانت الوصلة تعمل بمثابة مفتاح، فربما نتوقع أن يبدو التمثيل البياني كما هو موضَّح. حيث تكون شدة التيار صفرًا عندما تكون الوصلة موصَّلة عكسيًّا (يدل عليها الجهد السالب)، وعندما ي
🔬الحل
- نطلق على هذا الدايود «الدايود المثالي
🔬مثال ٤: فهْم التمثيلات البيانية لشدة التيار مقابل الجهد لوصلة ثُنائية
- يوضِّح التمثيل البياني شدة التيار المار خلال وصلة ثُنائية مقابل الجهد الخارجي المُطَبَّق على الوصلة. في التمثيل البياني منطقةٌ تكون شدة التيار فيها صفرًا تقريبًا. هل تتوافق هذه الم
🃏
المراجعة — بطاقات تذكّر (12)
اقلب البطاقة ثلاثية الأبعاد — وجه السؤال ثم الإجابة:
🏅
قائمة الإنجازات
📝
اختبر نفسك — ٦ أسئلة
أسئلة الفهم
٠ / ٦٠١
Pure Si at ↑T:
٠٢
n-type dopant:
٠٣
Mass action: np=?
٠٤
Forward diode:
٠٥
Depletion has:
٠٦
Si knee voltage ~
➡️
الدرس التالي
🔲
التالي: الترانزستور والبوابات المنطقية