السيليكون
السيليكون (Si) هو شبه فلز، أي عنصر ذو خصائص وسطى بين الفلزات واللافلزات. تنتظم ذراته في شبكة تشبه الألماس. وهو ثاني أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية، ويوجد في الكوارتز والسيليكات. وفجوة النطاق المحظور فيه البالغة 1.1 إلكترون فولت تجعله شبه موصل كلاسيكي: فعند تطعيمه بالفوسفور تظهر إلكترونات حرة (النوع n)، ومع البورون تظهر فجوات (النوع p). ويشكل تماس منطقتي p وn وصلة p–n، التي هي أساس الثنائيات والترانزستورات والخلايا الشمسية.
التاريخ
حصل الكيميائي السويدي يونس ياكوب برتسيليوس على السيليكون النقي لأول مرة عام 1824. لكن مواهبه الإلكترونية اكتُشفت بعد ذلك بكثير. ففي القرن العشرين، تعلم العلماء تنقية السيليكون وإضافة الشوائب (تطعيمه)، وابتكروا الترانزستور – وبذلك بدأ العصر الرقمي.
كيف يعمل
السيليكون النقي يحصر حركة الشحنات، كحاجز على الطريق. وشائبة صغيرة من البورون تخلق فيه مواقع شاغرة – ’فجوات‘ – ينتقل عبرها التيار بالتسلسل. وشائبة الفوسفور، على العكس، تعطي إلكترونات زائدة. وبدمج مناطق بشوائب مختلفة، نحصل على مفاتيح تعالج المعلومات.
💡 سُمي وادي السيليكون بكامله تيمنًا بهذا العنصر. وصُنع أول ترانزستور سيليكوني عام 1954، ومنذ ذلك الحين يتضاعف عدد الترانزستورات على الرقاقة كل عامين تقريبًا (قانون مور).