ملتقى الفيزيائيين العرب - مدرسة دعيج السلمان الصباح

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
السؤال غير واضح لكن ساجيب حسب فهمي لسؤالك
ان نظرية نطاقات الطاقة او اشرطة الطاقة هي التي تفسر الناقلية
سوف اقدم لك شرح بسيط عسى ان اوصل الفكرة
س : متى توصل المادة التيار الكهربائي ؟ .............عندما يكون هناك الكترونات في نطاق التوصيل
س: لماذا المواد العازلة لا توصل التيار الكهربائي ؟............لان الكتروناتها مقيد هكذا كنا نجيب في الفصل السابق صح
لكن بناء على نظرية اشرطة الطاقة لعدم وجود الكترونات في نطاق التوصيل ؟ اذا لماذالايوجود الكترونات في نطاق التوصيل؟ ....لان النطاق المحظور بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل متسع بشكل كبير وطاقة الفجوة بحدود 3-8 الكترون فولت وهذا يعني من المستحيل ان يكتسب الكترون هذه الطاقة اي من المستحيل ان ينتقل من نطاق التكافؤ الى نطاق التوصيل
الان
المواد الموصلة لماذا توصل التيار الكهربائي
لان نطاق التوصيل يحوي الكترونات لماذا لانه لايوجد نطاق محظور بين التكافؤ والتوصيل وطاقة الفجوة صفر اي الكترونات التكافؤ هي الكترونات التوصيل

الاااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااا ااااااااااااااااااااااااااااااااااااااان
شبه الموصل النتقي
في درجة الصفر المطلق عازل لماذا ؟
لانه لايوجد الكترونات في نطاق التوصيل لماذا ؟ ....................لان جميع الكتونات التكافؤ موجودة ضمن رابطة تساهمية

اذا لماذا ينقل التيار الكهربائي عندما ترتفع درجة الحرارة ؟؟؟؟؟؟؟
لانه عند رفع درجة الحرارة تمتلك بعض الالكترونات طاقة حركة تكسر بها الرابطة التساهمية وتصبح الكترون حر وبما ان طاقة الفجوة قليلة نسبيا (1الكترون فولت تقريبا )ينتقل الالكترون من نطاق التكافؤ الى نطاق التوصيل فيصبح موصل للتيار الكهربائي
وكلما ارتفعت درجة حرارة البلورة شبه الموصل االنقي (ضمن حدود معينة )تزداد عدد الالكترونات الحرة اي تزداد عدد الروابط المتكسرة اي يزداد عدد الالكترونات في نطاق التوصيل اي يزداد التاقلية وتقل المقاومة

اذا نحن ماذا نريد ؟؟؟؟؟؟ نريد زيادة الناقلية كيف بزيادة عدد الالكترونات في بنطاق التوصيل
فائدة (كلما ازداد عدد الالكترونات في نطاق التوصيل تزداد الناقلية الكهربائية وتقل المقاومة )
اذا نريد زيادة عدد الالكترونات في نطاق التوصيل كيف ذلك ؟؟؟؟؟؟؟

سيجيب البعض برفع درجة الحرارة اقول نعم لكن الى متى قد نصل الى درجة حرارة تتلف معها البلورة

اذا فكر احد العلماء بالتطعيم

التطعيم معروف بالنسبة لكم وساشرح الصعب فقط
شبه الموصل السالب (انتبه متعادل الشحنة)
عند اضافة لافلز خماسي التكافؤ الى بلورة شبه موصل نقي ماذا يحصل
1- اللافلز له خمس الكترونات تحد مع اربع ذرات مجاورة من شبه موصل النقي ويبق الكترون
فائض من حيث المكان وليس من حيث الشحنة حر الحركة يساهم في نقل التيار الكهربائي
2- من وجهة نظر نظرية نطاقات او اشرطة الطاقة
ان الذرة الخماسية ماذا تفعل ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ .................. تضيف مستوى طاقة جديد او نطاق طاقة جديد ممتلئ بالالكترونات الاضافية اي (الالكترون الخامس)وهذا النطاق هو نطاق فيرمي او النطاق الواهب
ويكون فرق الطاقة بينه وبين نطاق التوصيل بحدود (0.01الكترون فولت) اي ان الالكترونات الاضافية اي التي لم تدخل في تشكيل رابطة توجد في هذا النطاق وبسبب قرب هذا النطاق فان هذه الالكترونات (والتي هي في حركة اهتزازية دائمة )تنتقل بفعل هذه الحركة الاهتزازية الى نطاق التوصيل وبهذا نكون
فعلنا التالي
كانت طاقة الفجوة بحدود (1الكترون فولت )اما الان فانه توجد الكترونات في سوية فيرمي لا تحتاج الى طاقة كبيرة لتنتقل الى نطاق التوصيل اذا زدنا عدد الالكترونات في نطاق التوصيل فزدنا الناقلية دون رفع درجة حرارة شبه الموصل
اذا ماهي عدد الالكترونات في نطاق التوصيل
عددها يساوي عدد الذرات الشائبة مضافا اليه عدد الالكترونات الناتجة عن تكسر الروابط اي التي اجتازت النطاق المحظور

شبه الموصل الموجب

من وجهة نظر نظرة اشرطة الطاقة
فان اضافة ذرة فلز ثلاثي التكاؤ يودي الى وجود نطاق فيرمي(هنا هو عبارة ع سوية او مستوى فارغ من الالكترونات في المنطقة المحظورة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل يوجد بالقرب من نطاق التكافؤ ) لكن هذه المرة تكون مستوى او سوية او نطاق فيرمي قرريب من نطاق التكافؤ فيساعد الالكترونات في نطاق التكافؤ ان تنتقل اليه مخلفة ثقبا في نطاق التوصيل وومنه فان الالكترون بنتقل الى نطاق التوصيل وهكذا يذداد عدد حاملات الشحنات
هذا من وجهة نظر نظرية الطاقة
ا ومن وجهة نظر نظرية النطاقات حسب ما جاء في الكتاب فان الذرة المتقبلة تمدنا بمستويات طاقة خالية من المنطقة المحظورة وتقع فوق نطاق التكافؤ مباشرة مما يمكن أحد الكترونات التكافؤ من القفز من موضعه في نطاق التكافؤ ليشغل هذه
المستويات الخالية مستمدا الطاقة اللازمة لهذه القفزة ( وهي طاقة قليلة نسبيا ) من الحركــة الاهتزازية للبلورة ونتيجة ذلك يترك هذا الإلكترون ثقبا في نطاق التكافؤ فيزداد عدد الثقوب في البلورة .