الإلكترونات النانوية

• تعد الإلكترونيات عصب الحياة الحديثة والعمود الفقري لكل التكنولوجيات التي تأتى على قائمتها تكنولوجيا المعلومات والاتصالات .

وقد أضحت الإلكترونيات منذ منتصف القرن الماضي وحتى يومنا هذا عنصرا مهما ومكونا رئيسيا في جميع الأجهزة الكهربية الحديثة التي نستخدمها اليوم .

ويتناول هذا البحث الدور الحيوي لتكنولوجيا النانو في دفع وتطوير صناعة الإلكترونيات .

وقد يتفق معي سيدي القارئ الكريم في أنه من المفيد قبيل فتح الملف الخاص بهذا الجزء :

أن نستعرض تطور صناعة الترانزستورات بصفتها المرجع الأساسي والمكون الرئيسي لجميع الإلكترونيات على الرغم من مرور أكثر من نصف قرن منذ أن أطلق ريتشارد فينمان رؤيته الثاقبة التي مهدت لقيام ثورة تكنولوجيا النانو , فإن كثيرا من الظواهر في عالم النانو مازالت غير معروفة تماما أو قد يصعب تفسيرها .

 " ماهية الترانزستور"

يرجع تاريخ اختراع الترانزستور إلى العام 1984 عندما قام علماء الفيزياء " جون باردن " و " والتر براتن " وزميلهما " ويليم شوكلي " الباحثون بمعامل  " بل تلفون " الشهيرة بالولايات المتحدة الأمريكية , بإعلان اختراعهم للترانزستور .

وقد نال هذا الفريق في العام 1956 جائزة نوبل في الفيزياء وذلك تقديرا لهم على اختراعهم الذى غير مسار الإنسان وفتح أمامه سبيلا جديدة , وآفاقا لا نهاية لها .

" الترانزستور "

الترنزستور : هو وحدة صغيرة جدا تقوم بوظيفة منظم لتدفق التيار , فهو يسمح بمرور التيار من خلاله بمقدار غير ثابت حيث إنه يختلف مع اختلاف قيمة التيار الداخل إليه , مما مكن الترانزستورات من التحكم في شدة التيار , وذلك اعتمادا على شدة تيار كهربي آخر .

" الترانزستور "

يحاكى الترانزستور في أسلوب عمله هذا , طريقة عمل المفتاح في الدائرة الكهربية , وإن اختلفت الدقة بين المكونين .

" الترانزستور "

تدخل الترانزستورات كمكونات رئيسية في بناء الدوائر المتكاملة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة :

المركبات الفضائية

الحاسب الآلي

المذياع .

" تركيب الترانزستور "

تعد البلورات ذات الشحنات المختلفة " السالبة والموجبة " المكونات الرئيسية التي يتألف منها الترانزستور , حيث توضع متلاصقة في ذلك ما يعرف باسم " الترانزستور الاتصالي " .

" الترانزستور الاتصالي "

يحتوى الترانزستور الإتصالى على ثلاثة أطراف هي :

الترانزستور الأول : الباعث

الترانزستور الثاني : القاعدة

الترانستور الثالث : المجمع

• الباعث : ويرمز له بالرمز E

وهو بلورة متوسطة الحجم من مادة لأشباه الموصلات سالبة الشحنة (N- Type )  حيث يعتبر مصدر انبعاث الإلكترونات .

• القاعدة : ويرمز لها بالرمز B

وهو بلورة لمادة من أشباه الموصلات صغيرة الحجم موجبة الشحنة ) P- Type )  توضع بين الباعث والمجمع بحيث تسمح للإلكترونات المنبعثة بالمرور من خلالها .

• المجمع : ويرمز له بالرمز C

 ويمثل الطرف الثالث الأخير من الترانزستور الإتصالى

وهو عبارة عن بلورة لمادة من أشباه الموصلات كبيرة الحجم سالبة الشحنة , تجمع الإلكترونات المنبعثة من طرف الترانزستور الأول .

" الترانزستور ثنائي  قطب الالتقاء "

N – P – N

" B Polar Junction Transistor "

يتكون من زوج من الوصلات موضوعتين ظهرا لظهر :

 الوصلة الأولى : بين الباعث والقاعدة

الوصلة الثانية : بين القاعدة والمجمع

" فكرة عمل الترانزستور ثنائي قطب الاتصال "

• تقوم القاعدة بعمل مفتاح تشغيل أو غلق كهربي متناهي الدقة : On / Off
• حيث يتسبب مرور التيار من الباعث إلى القاعدة في توليد مقاومة منخفضة بين المجمع والباعث مما يؤدى إلى :

فتح طريق لمرور التيار ليكون الترانزستور فى وضع التشغيل .

• ويؤدى غياب التيار من السريان إلى القاعدة B إلى :

  عدم مروره من القاعدة B   إلى الباعث E وبذلك يكون الترانزستور في وضع الغلق .

" الترانزستورات "

 إن التلاعب في ذرات أشباه الموصلات :

             ( المادة الأساسية لصناعة الترانزستورات )

وإعادة ترتيبها والتحكم في أبعادها لا يهدف فقط إلى الحصول على مواد متناهية الصغر , بقدر ما يهدف فقط إلى الحصول على شرائح إلكترونية جديدة ومتميزة تتوافر فيها خواص فريدة تؤهلها لصناعة أجيال جديدة من معالجات الحاسبات السريعة ذات القدرات العالية .