يتم تحديد الموصلية الكهربائية للمادة من قبل التركيب الذري. الموصلات هي عناصر منخفضة التكلفة بشكل عام ، ويتم فصل إلكتروناتها الخارجية بسهولة من النواة إلى إلكترونات حرة ، والتي تنتج حركة اتجاهية تحت عمل حقل كهربائي خارجي لتشكيل تيار كهربائي. العناصر ذات الأسعار العالية (مثل الغازات الخاملة) أو المواد الجزيئية العالية (مثل المطاط) ، تتأثر إلكتروناتها الخارجية بقوة بالذرات وقوى الربط ، ومن الصعب أن تصبح إلكترونات حرة ، وبالتالي فإن الموصلية ضعيفة للغاية وتصبح عازل. مواد أشباه الموصلات شائعة الاستخدام ، والسيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge) ، هي عناصر رباعي التكافؤ ، والإلكترونات الخارجية هي ليست سهلة الابتعاد عن النواة كموصلات ، أو ضيق كما تلتصق العوازل بالنواة. الموصلية في مكان ما بينهما.
يتم تصنيع أشباه الموصلات النقية إلى بلورة واحدة خلال عملية معينة. هذا هو أشباه الموصلات الجوهرية. تشكل الذرات في البلورة وسادة محاطة جيداً في الفضاء ، وتشكل الذرات المجاورة روابط تساهمية.
الرابطة التساهمية في البلور لديها قوة ملزمة قوية. لذلك ، في درجة الحرارة العادية ، لا يحصل سوى عدد قليل جدًا من إلكترونات التكافؤ على الطاقة الكافية بسبب الحركة الحرارية (الإثارة الحرارية) ، وبالتالي يتم تحررها من الرابطة التساهمية إلى إلكترون حر. . زميلي ، وترك حفرة في الرابطة التساهمية. يتم شحن الذرة بشكل إيجابي من خلال فقدان إلكترون التكافؤ ، أو يتم شحن الثقب بشكل إيجابي. في أشباه الموصلات الجوهرية ، يبدو أن الإلكترونات الحرة والثقوب مقبولة ، أي أن عدد الإلكترونات الحرة والثقوب متساوية.
إذا واجه الإلكترون الحر ثقبًا في عملية الحركة ، فسيملأ التجويف ويختفي في نفس الوقت. هذه الظاهرة تسمى التطابق. عند درجة حرارة معينة ، ينتج الإثارة الجوهرية زوجًا مجانيًا من الإلكترون والثقب يساوي عدد أزواج الإلكترون والثقوب الحرة المطابقة ، وبالتالي يحقق التوازن الديناميكي.
نظرية الفرقة:
1. عندما تتحرك الإلكترونات في ذرة واحدة حول النواة ، يكون لكل إلكترون في كل دورة طاقة معينة ؛
2. كلما اقتربنا من مدار القلب ، كلما قلت طاقة الإلكترون ؛
3. وفقًا لمبدأ الحد الأدنى من الطاقة ، يكون للإلكترونات دائمًا أدنى مستوى للطاقة.
4. يطلق على نطاق الطاقة الذي تشغله إلكترونات التكافؤ نطاق التكافؤ.
5. هناك شريط ممنوع فوق نطاق التكافؤ. لا يوجد مستوى طاقة تشغله الإلكترونات في النطاق المحظور.
6. معدل الذكاء الممنوع هو نطاق التوصيل. مستوى الطاقة في نطاق التوصيل هو مستوى الطاقة التي يمكن أن يشغلها الإلكترون الحر عندما ينفصل الإلكترون السعري عن الرابطة التساهمية.
7. يعبر عن عرض النطاق الممنوع بواسطة Eg ، وتتعلق قيمته بعوامل مثل مادة أشباه الموصلات ودرجة الحرارة التي توضع بها.