האם לד זה כמו דיודה

[השחר העולה]

נו.... אם הולכים לפי הגדרה ולפי הגדרה נכונה ואפילו שאפשר 100 דוגמאות לאיך להרכיב, הולכים כבר לפי הגדרת סריגי ברווה, של 2 מבנים FCC אחד מוזז ביחס לשני וזהו... לא צריך להסתבך
-במפי

[גיא יונה]

שלום רב,

אתה צודק בתיאורך את מבנה הסריג של היהלום (וסיליקון וגרמניום), זוהי באמת מעין פירמידה של אטומי פחמן שבמרכז הכובד שלה אטום נוסף, אך מקובל יותר לתאר את זה באופן ששחר תיאר זאת - כמבנה כפול של FCC, שהיא צורת ברווה (Bravais) סטנדרטית (ישנן 14 תצורות ברווה סטנדרטיות, ומקובל לבנות את הסריגים של כל המוצקים כחזרות של מבני ברווה, ולא לפי כפי שתיארת, למרות שהתיאור נכון).

FCC הינו קיצור של Face Centered Cubic כלומר קוביה שבקודקודיה אטומים, ובמרכז כל פאה אטום נוסף. מבנה היהלום הוא כזה המורכב מקוביות כאלו, אלא שהן אינן מונחות אחת ליד השניה, אלא חופפות חלקית, כלומר רובה של קוביה אחת נמצא בתוך קוביה אחרת. קצת קשה להסביר את המהלך הזה ללא איור. אופן הגדרה זה אמנם מסורבל יותר, אך יותר מדוייק. נמנעתי מלהכנס לנושא זה בהודעתי הקודמת, ורק ציינתי שזהו מבנה היהלום, והוא מכונה (לפעמים) Double Face Centered.

לגבי מבנה הגרפיט (אותו דוקא ניסיתי לתאר), אתה צודק חלקית. המבנה איננו של מנסרות משושות, אלא של משושים ממש. הגרפיט יוצא דופן מבחינת התיאור ע"י מבני ברווה, מאחר ואין לו יחידה תלת-מימדית החוזרת על עצמה, כי אם יחידה דו-מימדית (משושה). הגרפיט בנוי מדפים המונחים אחד על השני (שאין ביניהם קשרים כימיים, רק חשמליים), כאשר כ"א מהדפים בנוי משושים, כמו כוורת. תוכל לצייר זאת על דף, ולהוכח כי לכל אטום יש שלושה קשרים בלבד.

בברכה,

גיא יונה

נ.ב. מאחר ושלחת אחת מהודעותיך פעמיים, נטלתי לעצמי את הרשות למחוק אחת מהן.

[צדוק]

מר גיא יונה

לפי ספר ישן שברשותי תורת החומרים הוכשטט

מבנה הגרפיט מתואר כמנסרה משושה
במרכז הבסיס והמשושה העליון יש אטום נוסף
במרכז המנסרה 3 אטומים נוספים.

בברכה,
צדוק

[תלמי אברמוביץ]

חברים שלום

הדיון כאן מרתק ואני קורא אותו בקביעות.

יחד עם זאת רציתי אם אפשר למקד את שאלתי המקורית.

האם ידוע לחברים האם קיים מוליך למחצה שאינו על בסיס צורן או גרמניום
האם יש אפשרות תאורטית ליצר מוליך למחצה לא על
סיס צורן או גרמניום.

תודה רבה,
תלמי אברמוביץ

[גיא יונה]

שלום רב,

כיסוד טהור, רק שני חומרים משמשים אותנו כמוליכים למחצה, הם הסיליקון (צורן) והגרמניום (בהנחה שאנו לא מחשיבים את היהלום...). יחד עם זאת, סגסוגות של חומרים רבים הן מוליכות למחצה, בעלות טווח רחב של תכונות ומשמשות וייצור רכיבים בעלי מאפיינים נרחבים. דוגמאות לחומרים כאלו הם: גליום-ארסניד (GaAs), גליום-פוספיד (GaP), גליום-סלניד (GaSe), קדמיום-סלניד (CdSe) ועוד רבים : (אוותר מעכשיו על השמות העבריים, זה מאוד מייגע) CdTe, CdZnTe, CdZnSe, HgI2, TlBrI, InI, TlBr, SiC, PbO, ZnSe, GaN, InP, PbI2 ..... ....
וזה עוד מבלי להזכיר את המגמה החדשה - ליצר חומרים מוליכים למחצה מפולימרים...
אתם מוזמנים להסתכל בתחילת הרשימה ולראות כמה מהשימושים של חומרים מוליכים למחצה מרוכבים אלו (לדים, פוטודיודות וכו').


כעת תשובה למר דנגורי -
אני יודע אחרת, אבל אולי אני טועה. אברר את הנושא אצל מקורות מוסמכים יודעי דבר ואחזיר לך תשובה (מדוייקת). זה ייקח כשבוע.

בברכה,
גיא יונה

[תלמי אברמוביץ]

שלום רב,

כיסוד טהור, רק שני חומרים משמשים אותנו כמוליכים למחצה, הם הסיליקון (צורן) והגרמניום (בהנחה שאנו לא מחשיבים את היהלום...). יחד עם זאת, סגסוגות של חומרים רבים הן מוליכות למחצה, בעלות טווח רחב של תכונות ומשמשות וייצור רכיבים בעלי מאפיינים נרחבים. דוגמאות לחומרים כאלו הם: גליום-ארסניד (GaAs), גליום-פוספיד (GaP), גליום-סלניד (GaSe), קדמיום-סלניד (CdSe) ועוד רבים : (אוותר מעכשיו על השמות העבריים, זה מאוד מייגע) CdTe, CdZnTe, CdZnSe, HgI2, TlBrI, InI, TlBr, SiC, PbO, ZnSe, GaN, InP, PbI2 ..... ....
וזה עוד מבלי להזכיר את המגמה החדשה - ליצר חומרים מוליכים למחצה מפולימרים...

מר גיא יונה

האם הכוונה
שסגסוגת או פולימר יכולים להיות הבסיס למוליך למחצה
( בסיס הכוונה ללא הזיהום)

האם יש אפשרות (לא כלכלית) ליצור מוליך למחצה על בסיס יהלום
ומה לגבי הבדיל שנמצא באותו טור בטבלה המחזורית

בברכה
תלמי

[גיא יונה]

האם הכוונה שסגסוגת או פולימר יכולים להיות הבסיס למוליך למחצה
( בסיס הכוונה ללא הזיהום)

בהחלט! השימוש בסגסוגות, בייחוד גליום-ארסניד (GaAs) נפוץ מאוד. משתמשים בסגסוגות אחרות בעיקר לרכיבים אופטו-אלקטרוניים כמו לדים ופוטודיודות (ראה תשובתי בעניין החומרים מהם עשויים לדים, בתחילת השרשרת). הזכרתי קודם לכן כי קיימים מוליכים למחצה מפולימרים. ובכן, תחום זה הוא חדש מאוד ונמצא בשלבים שונים של מחקר (של פיליפס למשל). ידוע לי כי פוליאנילין (Polyaniline) יכול בתנאים מסויימים לשמש מוליך למחצה, ואף הצליחו ליצור מעגל-משולב (שבב) הבנוי לגמרי מחומר זה - שהוא גמיש, ולכן ניתן לקפל את השבב והוא ימשיך לעבוד! היתרונות במוליכים למחצה פולימרים הם בעיקר היכולת ליצר אותם בצורות מגוונות בקלות רבה למדי, וגם התכונות האלקטרו-אופטיות שלהם (גם כאן, הם תלויים בסוג החומר). החסרון בהם - מהירות המיתוג שלהם איטית מאוד יחסית לרכיבים מבוססי סיליקון.

האם יש אפשרות (לא כלכלית) ליצור מוליך למחצה על בסיס יהלום

נושא זה חוזר שוב ושוב בשרשרת הזו, ולכן החלטתי לבדוק יותר לעומק את הנושא. מסתבר, שקיימת אפשרות תיאורטית ומעשית (!) ליצור רכיבים מוליכים למחצה על בסיס יהלומים (ליתר דיוק - יהלומים Type II, שהם טהורים יותר).

ראשית אציג את היתרונות שבדבר - מדוע יהלומים טובים יותר מסיליקון? מהירת המיתוג של טרנזיסטור העשוי יהלום גבוהה פי 32 מזו של טרנזיסטור סיליקון. כמו כן, יהלום עמיד הרבה יותר בתנאים קשים כמו חום גבוה (עד 700 מעלות ויותר), קרינה והתקפה כימית (לא זו של סדאם). היהלום הוא מוליך החום הטוב ביותר בטבע. הולכת החום שלו גבוהה פי 5 מזו של נחושת, ופי 13 מזו של הסיליקון. תכונה זו משפרת את יכולת סילוק החום הרב הנוצר בעת פעולת מעגלים משולבים, ומאפשרת להם לפעול במהירות יותר גבוהה. למעשה, כבר היום מעבדים העשויים מסיליקון יושבים על מצע מיהלום, המשפר את הולכת החום שלהם (היהלום הטהור הוא מבודד, כמו כל מוליך למחצה, אך הוא מבודד טוב יותר).

מאחר ואנו יודעים שהאפשרות התיאורטית לכך קיימת, קמו קבוצות מחקר רבות ששמו להן מטרה ליצור מוליכים למחצה על בסיס יהלום. מחקרים אלו חדשים מאוד, והתפתחויות רבות נרשמו מינואר 2000 ואילך. הבעיה העיקרית בייצור רכיבי מל"מ מיהלומים, הוא זיהומם המבוקר. ציינתי בעבר כי חנקן משמש באופן טבעי זיהום מסוג n ליהלום - טעיתי. חנקן לא יכול לשמש זיהום בעל שימוש ליהלום (לא אכנס לסיבה לכך כאן, אחרת אאלץ להכנס יותר מידי לפיזיקה של מצב-מוצק), ולכן מקובל יותר להשתמש בליתיום ובבור.

לסיכום - הבעיות ביצירת רכיבים מוליכים למחצה מיהלומים הן טכניות בעיקרן, ולכן זוהי רק שאלה של זמן עד שיצליחו להתגבר עליהן, ואנו נזכה לרכיבים מיהלום, המהירים הרבה יותר מרכיבים העשויים סיליקון (וזאת בשל התכונות התרמיות והחשמליות שתוארו קודם). חכו בסבלנות!

ומה לגבי הבדיל שנמצא באותו טור בטבלה המחזורית

הבדיל, וגם העופרת המצוייה באותו הטור, הם מתכות לכל דבר, ולכן הם מוליכים. ניתן להסביר זאת בכך שהם למעשה "גדולים מידי" על מנת לשמש מוליכים למחצה. הכוונה היא לכך שרמת הערכיות שלהם רחוקה כ"כ מהגרעין, ולכן צריך להשקיע אנרגיה מעטה מאוד על מנת לשחרר את האלקטרונים שלהם ולהוציאם ל-"ים האלקטרונים" השורר במתכת. באנרגיה של החומר בטמפרטורת החדר, וגם בטמפרטורות נמוכות יותר, כבר נמצאים מספיק אלקטרונים ברמת ההולכה כדי שהחומר יתפקד כמוליך לכל דבר. אולי ניתן להשתמש בבדיל כמוליך למחצה לטמפרטורות נמוכות מאוד (קרוב לאפס המוחלט), אך זוהי ספקולציה שלי, כל אחד מוזמן לבדוק בזמנו הפנוי.


בברכה,

גיא יונה

[תלמי אברמוביץ]

מר גיא יונה
תודה לך על תשובתך

רציתי לעורר פה דיון גם על שמות המושגים מפני שבספרות שאני קורא עכשיו
ספרות בעברית יש בלבול בין מתכת למחצה למוליך למחצה
אבקש את חברי הפורום להתיחס

מתככת למחצה מטלואיד (הבסיס ללא הזיהום)
מוליך למחצה - סמי קונדקטור (הבסיס עם הזיהום)

מה המונח העברי או הלועזי לבסיס להכנת מוליך למחצה ?
השאלה מעשית מפני שלפי תשבתו של מר גיא יונה גם סגסוגות וגם פולימרים
יכולים להיות בסיס להכנת מוליך למחצה

מה השם העברי או הלעזי "לבסיס"

תודה רבה

[גיא יונה]

שלום רב מר אברמוביץ',

אני מאמין כי חל כאן בלבול מסויים עקב הדמיון בין שמות המושגים בעברית. אך מתכת-למחצה ומוליך למחצה אינם מושגים דומים. אנסה להסביר זאת.

נוהגים לחלק את היסודות בטבלה המחזורית לשלוש קבוצות: אל-מתכות (למשל חמצן, מימן, הליום, פחמן, חנקן, יוד, ראדון ועוד...), מתכות (למשל נחושת, ליתיום, ברזל, אלומיניום, עופרת, לורנציום, איטרביום ועוד רבים...) וגם מתכות-למחצה או מטלואידים. הנה רשימת כל המתכות למחצה: בור, סיליקון (צורן), גרמניום, ארסן, אנטימון, טלוריום, ואסטטין. יש לציין כי זוהי חלוקה של היסודות בטבע בלבד. כלומר, פלדה, ברונזה, פליז וכו' אינן "מתכות" לפי הגדרה זו, כי אם "סגסוגות של מתכות". אינני מכיר בדיוק את הסיבות ההיסטוריות לחלוקה זו דוקא, אך כנראה החלוקה היא לפי תכונותיהם של החומרים. למתכות יש ברק מתכתי, הן במצב צבירה מוצק בטמפ' החדר (חוף מכספית), והן מוליכות טובות של חשמל ושל חום. לאל-מתכות אין את התכונות הללו, ולמתכות-למחצה ישנן רק חלק מהתכונות הללו.

כעת, אנו מחלקים את כל החומרים המוצקים בטבע (וגם המלאכותיים) לשלוש קבוצות אחרות שהן "מבודדים" (למשל זכוכית, פלסטיק, עץ, קרמיקה וכו'), "מוליכים" (למשל: נחושת, זהב, גרפיט, פליז, פלדה וכו') ו-"מוליכים למחצה" (למשל: סיליקון, גליום-ארסניד). חלוקה זו של החומרים נעשית לפי מידת ההולכה שלהם. אציין, כי מוליכים למחצה הם מוליכים גרועים מאוד כאשר הם חומרים טהורים (הכוונה, בלי סיגים, או "זיהום"), ומתנהגים כמעט כמו מבודדים. ניתן, בעזרת תהליכים שונים כגון סימום, חימום, הארה וכו' לשנות את התכונות החשמליות שלהם במידה ניכרת, ולכן הם מכונים "מוליכים למחצה", ומכאן כוחם.

למעשה, ההבדל המהותי בין המושגים שציינת, הם בקבוצות החומרים שהן מכילות. מתכות-למחצה זוהי קבוצה המכילה רק יסודות, ואילו מוליכים-למחצה זוהי קבוצה המכילה חומרים מוצקים שונים, בהם גם מתכות-למחצה מסויימות.
(המתכות היא קבוצה חלקית לקבוצת כל החומרים המוליכים. גרפיט למשל, הוא חומר מוליך, אבל הוא אל-מתכת - גביש פחמן).

בעניין השם ל-"בסיס" של הרכיב המוליך למחצה - לא ידוע לי על שם מיוחד לזה - אולי "מצע" (Substrate). אני אבדוק טוב יותר ואפרסם כאן תשובה סופית (אני עדיין חייב לצדוק דנגורי תשובה בנוגע לגרפיט - לא שכחתי! )

בברכה,

גיא יונה

[תלמי אברמוביץ]

לדעתי גם בחלוקה זאת (מתכות ואל מתכות)
פלדה, ברונזה, פליז וכו' מתכות שהן סגסוגות.
נחושת, ליתיום, ברזל, אלומיניום, עופרת, לורנציום, איטרביום מתכות שהן יסדות.

לגבי הדברים האחרונים מסכים בהחלט תודה על תגובתך האחרונה.

[צדוק]

מה שקורה שברוב הספרים מסבירים את מבנה הגבוש של
צורן וסילקון כתנאי ליצירת מוליך למחצה וזה לא מדויק ולכן נוצרת הטעות

מבין המטלואידים רק לצורן ולגרמניום יש את המבנה המתאים
רק לצורן ולגרמיום יש 4 אלקטרונים בקליפה החיצונית וזה לא אומר
שאת מכלול התכנות אי אפשר ליצר גם אם אין את שתי התכונות האלה

[דביר]

לדעתי זה בכלל לא קשור

[תלמי אברמוביץ]

ראיתי במעבדה שבקרתי בה טבלא מחזורית גדולה.
ובה גרמניום לא היה מסומן כמטלואיד, ובאותה שורה Se כן היה מסומן.
Bi , Po לא היו מסומנים.

בדקתי בתמונות של גוגל metalloids וראיתי שבכל תמונה מסמנים מטלואיד קבוצה שונה.
אולי יש למשהו הסבר מה אין הגדרה חד משמעית למטלואיד

http://images.google.co.il/images?q=metalloids%20

[אורח חשוב מאוד]

אתה צודק מר אברמוביץ וזה מוזר מאוד
שמטלואידים מוגדרים בגוגל בכל מיני צורות.
בערך 5-7 יסודות חוזרים על עצמם אבל יש 2 יסודות שלא תמיד מופעים

באמת מוזזר מר אברמוביץ לא יודע את התשובה.
אני חושב שהשחר העולה יוכל לתת תשובה.
אחותו של השחר העולה לומדת הנדסת חומרים
אז אני חושב שהיא גם תתן לך תושבה רצינית.

[xalmek]

собы548.3прямBettдьяв(МИФОСмоXIIIЗажумораСтепDAKAдопоEdmuMPEGСодедетеpottСодеTescстилConcЧары
КравZyliTefaКореСодеЭндрСвидРогоCarlсертБаскNancFathJohnMennAltiзатрSylvMennБело1с31NiveLove
JohnPushPhilБелоdownсертанекNikiрабоASPNязыкпроиMPEGIntrГетмblacELEGBrauSelaElegXXIIсценсерт
JiroПолеинстNisaДмитАфанKanwMiyoЗигеБелкPURELapiИванЧервфотоASASчистврагсереLAPIМеньZonediam
ФаррZoneПавлстудрассCassНовоPhilZoneredeПавлAnniтомоАверPapuистоКупцКустИллюЛари01-1ПотуСоде
СодеизмечетвDuoSорнабежеSamsArdoМухиNintСодеБондLE12упакотор3889СВЮнSTARSeinGenuодноDiagJazz
МА80пазлзелеMachКитаКитаStefКостWindMist3751SupePhilClorChoiJeweJeweЛитРЛитРXVIIЛитРSigiучас
ЛитРGottБерггенеискуГолоNicoWindАСПидинаЕрмоDonaидилChriJohnLiyaМаякHowaОхотГлушChelOrin(Вед
ЛазаKapiБогоИофиФороBounHarrзаскКомиLiveБондФормКузнBriaХолоКулаисцеDharШалаПавлгероDuoSDuoS
DuoSКолпобедBurd(ЭклFallавтоЗолоServ41-4ХартМухиКошмtuchkasScotCamp