מוליך למחצה

מאפייניו של חומר מוליך למחצה ותפקידו בתחום ההנדסה

חלק מהחומרים בעולמנו הם חומרים שמסוגלים להזרים דרכם חשמל (חומרים מוליכים), וחלק מהחומרים אינם מאפשרים להזרים דרכם חשמל (חומרים מבודדים). מה קובע אם חומר מסוים יאפשר לזרם חשמל לעבור דרכו או לא?

חומר מוליך הוא חומר המתאפיין בחלקיקים טעונים במטען חשמלי (יונים, אלקטרונים וכדומה) שיש להם חופש תנועה, כלומר הם ניידים. בנחושת, למשל, יש חלקיקים ניידים טעונים באלקטרונים ולכן נחושת הוא חומר שיוליך דרכו חשמל. חומרים מוליכים אופייניים הם מתכות, חומרים קרמיים מסוימים ותמיסות שונות (למשל מי ים).

חומר מבודד הוא חומר שיש בו כמות קטנה של חלקיקים טעונים ניידים, כמו פלסטיק, נייר או בד, ולכן חשמל לא יזרום דרכו.

חומר מוליך למחצה (semiconductor) הוא חומר שתכונות ההולכה החשמלית שלו משתנות בהתאם לתנאים חיצוניים כמו חשיפה לאור, לחום או לקור וכדומה. בהתאם, חומרים אלה יוליכו חשמל בתנאים מסוימים אך יבודדו מחשמל בתנאים אחרים.

הניסוי הראשון בתחום המוליכות למחצה התבצע על ידי מייקל פאראדיי ב 1833 ובמהלכו גילה פאראדיי שההתנגדות החשמלית של כסף גופרי יורדת כאשר הטמפרטורה עולה. המוליך למחצה המוכר ביותר כיום הוא הסיליקון אשר נעשה בו שימוש נרחב בתעשיית המחשבים והמיקרו-אלקטרוניקה.

מוליכים למחצה, הם אבני הדרך של האלקטרוניקה המודרנית המושתתת על טרנזיסטורים: רכיבים המשמשים כמתג העובר ממצב של מוליכות חשמלית למצב של בידוד חשמלי, או אם תרצו מ “0” ל “1”, הבסיס לשפה הבינארית בתעשיית המחשבים.