ابر سیلیسیم

سیلیسیم یکی از فراوان ترین عنصر های موجود در پوسته ی زمین است که از آن در ساخت تراشه های رایانه ها و ابزار هایی مانند پیل های خورشیدی و CCD ها استفاده می کنند.

تراشه های سیلیسیمی که برای پردازش مدار های الکترونیکی و داده ها و حافظه ی رایانه ها به کار می روند ، از مجموعه ای از قطعه های الکترونیکی به نام ترانزیستور ساخته شده اند . ترانزیستور ها به عنوان کلید قطع و وصل جریان الکتریسیته کار می کنند . در اثر برقراری یا قطع جریان الکتریسیته ، پالس های الکتریکی در واحد پردازش الکترونیکی رایانه ، به صورت رمز دودویی ( دورقمی یا بر مبنای 2 ) نمایش داده می شوند که از اعداد صفر و یک ( 0،1 ) تشکیل شده اند .

ترانزیستور ها از سه بخش نیمه رسانای متفاوت تشکیل شده اند که به طور فشرده کنار هم قرار گرفته اند و امروز نوع NPN آن بیش تر رایج است . این نوع ترانزیستور از دو لایه نیمه رسانای نوع N تشکیل شده است که بین آن دو یک لایه نیمه رسانای نوع p قرار گرفته است . نیمه رسانای نوع N دارای کمی الکترون اضافی است در حالی که نیمه رسانای نوع p دارای تعدادی " حفره " است که از این راه الکترون های نیمه رسانای نوع N عبور می کنند.

کوچک کردن مدار ها

در دهه ی 1950 میلادی ، استفاده از ترانزیستور ها بسیار زیاد شد . ترانزیستور ها از لامپ های الکترونی ( لامپ های خلأ ) خیلی کوچک تر بودند و جانشین آن ها شدند . کوچکی اندازه ی ترانزیستور ها باعث شد تا رادیو های ترانزیستوری جیبی وارد بازار شود . در آغاز ترانزیستور ها را به صورت یک قطعه ی الکترونیکی مجزا در مدار های الکترونیکی به کار می بردند . اما در سال 1958 میلادی ، تمام اجزای مدار ها که شامل ترانزیستور ها و دیگر قطعه های الکترونیکی ( دیود ها ، مقاومت ها ، خازن ها ) بود ، در یک مجموعه ی یک پارچه به نام " مدار " جای گرفت . ساخت مدار های مجتمع ، اندازه ی دستگاه های الکترونیکی را باز هم کوچک تر کرد . امروزه یک مدار مجتمع شامل میلیون ها قطعه ی الکترونیکی است که روی یک لایه یا تراشه ی سیلیسیمی به نام ریز تراشه جای می گیرد . علت این نامگذاری این است که این مدار بسیار کوچک الکترونیکی را فقط زیر میکروسکوپ می توان دید . تراشه هایی که امروزه به نام ریزپردازنده می شناسیم ، می توانند همه ی مدار های موجود در یک رایانه را در یک رایانه را در خود جای دهند .

برای ساخت یک تراشه ی سیلیسیمی ، مراحل مختلفی انجام می شود . در اغاز کار ، به یک لایه ی نازک سیلیسیم خالص نیاز داریم . سپس مرحله به مرحله و در فرایند هایی به نام قلم نی ، حکاکی و تراشکاری ، انواع مواد نیمه رسانا ( از نوع N و P ) را روی ان می نشانند . برای این کار از مواد شیمیایی خاصی مانند فسفر و بور استفاده می کنند . از یک لایه ی سیلیسیم دایره ای شکل و با قطری نزدیک به ده سانتی متر ، می توان صد ها تراشه ساخت .

پیل های خورشیدی و تصویر های دیجیتالی

پیل های خورشیدی و دستگاه هایی که تصویر های دیجیتالی را نمایش می دهند ، به نور واکنش می دهند و هر دو با سیلیسیم کار می کنند . یک پیل خورشیدی از دولایه ی نیمه رسانای نوع N و P ساخته شده است که وقتی پرتو نور پس از گذشتن از لایه ی بالایی با محل اتصال بین این دولایه برخورد می کند ، جریان الکتریسیته تولید می شود . صفحه های خورشیدی از هزاران پیل خورشیدی تشکیل شده اند که نیروی برق فضاپیماها را فراهم می کنند .

نمایشگر تصویر های دیجیتالی که سی سی دی (CCD) نامیده می شود ، از آرایه ای ( طرح هایی ) از واحد های حساس به نور یا عنصر های تصویری ( پیکسل ) ساخته شده است . این آرایه ها طرح نوری را که به آن برخورد می کنند به صورت طرحی از بار الکتریکی ذخیره می کنند که می توان آن ها را خواند یا تصویر الکترونیکی شان را ذخیره کرد . از سی سی دی در دوربین های ویدیویی و دیجیتال استفاده می کنند .