العناصر الأساسية المستخدمة في صناعة الإلكترونيات
تُستخدم الأجهزة الإلكترونية يوميًا من قبل ملايين الأفراد حول العالم. وتتكون العديد من المكونات الإلكترونية الدقيقة من مجموعة متنوعة من المواد الخام، حيث تتمتع هذه المواد بخصائص تجعلها ملائمة تمامًا للاستخدام في مكونات الأجهزة الإلكترونية، مثل قدرتها العالية على التوصيل والعزل. ومن أبرز العناصر المستخدمة في صناعة الإلكترونيات:
السيليكون
يُعتبر السيليكون عنصرًا شبه معدني متعدد الاستخدامات، حيث يُستخدم بشكل واسع في صناعة أشباه الموصلات والأجهزة الإلكترونية، بالإضافة إلى صناعة الزجاج. نادرًا ما يتواجد السيليكون كعنصر حر في الطبيعة، إذ يتواجد غالبًا في شكل مركب ثاني أكسيد السيليكون أو الكوارتز. بإمكان السيليكون اتخاذ أشكال متعددة عند دمجه مع عناصر أخرى لإنتاج مركبات سبائك السيليكون، ويُستخدم أيضًا في صناعات متعددة، بناءً على درجة نقاء السيليكون ووجود عناصر إضافية.
يُستخدم السيليكون بشكل كبير كأشباه موصلات في الإلكترونيات، حيث يُستخدم في أجهزة مثل الترانزستورات والدوائر المتكاملة لزيادة كفاءتها. كما تضاف بعض المكونات الأخرى للحفاظ على درجة حرارة ثابتة داخل الأجهزة الإلكترونية، ويعتبر النوع N والنوع P من أكثر الأنواع شيوعًا لاستخدامها كأشباه موصلات.
البلاستيك والمواد البترولية الأخرى
تُستخدم المواد البلاستيكية والمواد البترولية الأخرى في صناعة الإلكترونيات نظرًا لخصائصها العازلة وقدرتها على مقاومة الحرارة. يُعد البوليسترين والبولي إيثيلين تيريفثاليت والبولي فينيل كلورات من المواد الشائعة الاستخدام في مكونات الأجهزة الإلكترونية مثل المكثفات والثرميستورات.
المعادن
يُستخدم النحاس على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات بفضل موصلتيه العالية، بالإضافة إلى خصائصه الأخرى مثل القدرة السهلة على التشكيل. من المعادن الأخرى المستخدمة في هذا المجال: النيكل، الرصاص، القصدير، الفضة، الألمنيوم، والكروم، حيث تُستخدم تلك المعادن في مكونات مثل المكثفات، المقاومات، والمحولات.
المكثفات
تُستخدم المكثفات في الأجهزة الإلكترونية كبطاريات صغيرة قابلة لإعادة الشحن، حيث تسمح للتيار المتناوب بالمرور رغم وجود مقاومة التيار المستمر.
الترانزستورات
يُعَد الترانزستور من العناصر الأكثر تعقيدًا في صناعة الأجهزة الإلكترونية، حيث يُستخدم في تصميم الأنظمة الكهربائية المُعقدة. يعمل الترانزستور من خلال تمرير التيار عبره، مما يسمح بتحكم دقيق في كمية التيار المتدفق، وبالتالي التحكم في أداء الجهاز.
المحاثات
تُعتبر المحاثات من العناصر المعقدة الوارد استخدامها في الإلكترونيات. تتكون المحاثات من ملفات سلكية تحيط بالمكونات الأخرى وتُستخدم كعوامل تصفية.
الدائرة المتكاملة
تضم الدائرة المتكاملة العديد من المكونات المختلفة، وتعمل هذه الدائرة كرقاقة جاهزة، مما يُتيح استخدامها بدون الحاجة إلى مكثفات متعددة أو ترانزستورات، حيث يمكن أن تؤدي هذه الدائرة وظيفة المقاومة أو الترانزستور.
المقاومات
تتمثل الوظيفة الأساسية للمقاومات كمكون في الأجهزة الإلكترونية في مقاومة مرور الكهرباء، مما يُساعد في تقييد حركة الكهرباء داخل تلك الأجهزة.
مواد خام أخرى
يُستخدم السيراميك كمادة عازلة في مجموعة متنوعة من المكونات الإلكترونية، وغالبًا ما يستخدم أنواع معينة من الطين والزجاج والذهب، بالإضافة إلى الكالسيوم والكربون بشكلين مختلفين.
العناصر الكيميائية المستخدمة في صناعة الإلكترونيات
تحتوي الأرض على 17 عنصرًا نادرًا يُستخدم جميعها في صناعة الإلكترونيات. ومن بين العناصر الكيميائية التي تدخل في تصنيع الإلكترونيات:
النيوديميوم
يُعتبر النيوديميوم من أكثر العناصر الأرضية النادرة استخدامًا، حيث يُستخدم في تصنيع سماعات الأذن والميكروفونات ومكبرات الصوت ومحركات الأقراص الصلبة، بالإضافة إلى المحركات الكهربائية للسيارات الهجينة. عند مزجه مع الحديد والبورون، يُنتج مغانط أقوى 12 مرة من مغناطيس الحديد التقليدي، مما يساهم في تحسين أداء الأجهزة الإلكترونية التي تحتوي على محركات الأقراص الصلبة، ويساعد في تخزين المزيد من المعلومات.
هافنيوم
يُعتبر الهافنيوم عنصرًا نادرًا يُستخدم في صناعة أشباه الموصلات، حيث يُستخدم أكسيد الهافنيوم كعازل كهربائي عالي الكفاءة، لكونه أكثر فعالية من مادة الترانزستور في تقليل الفاقد من التيار.
التنتالوم
يُعتبر التنتالوم عنصرًا حيويًا في صناعة أشباه الموصلات، وهو أساسي في إنتاج مليارات المكثفات المستخدمة في المنتجات الإلكترونية حول العالم، كما في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، حيث يعمل كمانع لتسرب التيار.
الإنديوم
يُعتبر الإنديوم أحد أبرز العناصر الأرضية النادرة، حيث يتمتع أكسيد قصدير الإنديوم بتوصيل كهربائي ممتاز وشفافية ضوئية عالية، مما يجعله مثاليًا لشاشات العرض المسطحة وأجهزة التلفزيون. تواجد الإنديوم في شاشات الهواتف الذكية يُضيف ميزة اللمس الحساس، كما أن دمجه مع مكونات أخرى يجعله من أهم مكونات الخلايا الشمسية.
