نطاق التكافؤ هو أعلى نطاق للطاقة يتم فصله عن طريق فجوة في النطاق حيث توجد الإلكترونات عادة في مادة ما عند درجات حرارة منخفضة. نطاق التوصيل هو أدنى نطاق للطاقة حيث لا ترتبط الإلكترونات بإحكام بالنواة الذرية وتكون حرة في التحرك حول المادة.
الوجبات السريعة الرئيسية
- نطاق التكافؤ هو نطاق مستويات الطاقة في مادة صلبة حيث ترتبط الإلكترونات بالذرات الأم. يسمح نطاق التوصيل للإلكترونات بالتحرك بحرية والمشاركة في التوصيل الكهربائي.
- في المواد الموصلة ، يتداخل نطاقي التكافؤ والتوصيل ، مما يسمح بحركة إلكترونية سهلة ، بينما في العوازل ، توجد فجوة طاقة كبيرة بين النطاقين.
- تحتوي أشباه الموصلات على فجوة طاقة أصغر بين نطاقات التكافؤ والتوصيل مقارنة بالعوازل ، مما يسمح بالتوصيل الكهربائي المتحكم به في ظل ظروف مختلفة.
ما هي فرقة Valence Band؟
يُعرَّف نطاق التكافؤ بأنه نطاق الطاقة الذي يحتوي على إلكترونات التكافؤ الموجودة في الغلاف الخارجي للبنية الذرية. عادة ما يتم اختصارها كـ VB. توجد الإلكترونات في نطاق التكافؤ ، لذا فهي إما مملوءة جزئيًا أو كليًا. يوجد نطاق التكافؤ أسفل مستوى الطاقة المحظور في مخطط نطاق الطاقة. تُعرَّف فجوة الطاقة المحرمة لمستوى طاقة فيرمي بأنها فجوة الطاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل.
يكون نطاق التكافؤ عند مستوى طاقة أقل نسبيًا من نطاق التوصيل. لذلك عندما يتم تطبيق قدر معين من الجهد الخارجي على هذا النطاق ، تميل الإلكترونات إلى التحرك للخارج والانتقال نحو حالة الطاقة الأعلى للتوصيل الفعال عبر المادة. تنتقل الإلكترونات التي تخرج من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل وتصبح إلكترونات التوصيل.
ما هو نطاق التوصيل؟
نطاق التوصيل هو مستوى الطاقة الذي يحتوي على الإلكترونات الحرة. هذه الإلكترونات الحرة هي إلكترونات تكافؤ لها حرية التحرك حول التركيب الذري وهي السبب وراء توصيل الحرارة والكهرباء. يتم اختصار نطاق التوصيل إلى CB. شريط التوصيل موجود فوق مستوى الطاقة المحظور في مخطط نطاق الطاقة.
حصلت فرقة التوصيل على اسمها لأنها مسؤولة تمامًا عن توصيل الكهرباء في المواد. نظرًا لأن الإلكترونات الموجودة في نطاق التوصيل مطلوبة للحصول على طاقة أعلى من طاقة Fermi ، فقد يكون هذا النطاق أحيانًا فارغًا أو ممتلئًا جزئيًا.
الفرق بين الفرقة التكافؤ وفرقة التوصيل
- يكون نطاق التكافؤ عند مستوى طاقة أقل مقارنةً بنطاق التوصيل.
- يشتمل نطاق التكافؤ على إلكترونات التكافؤ الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة ، بينما يحتوي نطاق التوصيل على إلكترونات حرة مسؤولة عن توصيل الكهرباء.
- يقع نطاق التكافؤ أسفل فجوة الطاقة المحرمة (مستوى طاقة فيرمي) في مخطط نطاق الطاقة ، بينما يقع نطاق التوصيل فوق مستوى فيرمي.
- تتركه الإلكترونات الموجودة في نطاق التكافؤ عند تطبيق بعض الطاقة الخارجية ، بينما تصل الإلكترونات إلى نطاق التوصيل بمساعدة بعض الطاقة الخارجية.
- يتم تعبئة شريط التكافؤ إما جزئيًا أو كليًا بالإلكترونات ، بينما يكون نطاق التوصيل إما فارغًا أو مملوءًا جزئيًا بالإلكترونات.
مقارنة بين نطاق التكافؤ وفرقة التوصيل
| معلمات المقارنة | فرقة الستارة | نطاق التوصيل |
|---|---|---|
| تعريف | نطاق الطاقة الذي يتكون من إلكترونات التكافؤ للذرة | يتكون نطاق الطاقة من الإلكترونات الحرة للذرة |
| الموقع في مخطط نطاق الطاقة | الحاضر تحت مستوى طاقة فيرمي | موجود فوق مستوى طاقة فيرمي |
| القوى النووية | ترتبط إلكترونات نطاق التكافؤ بقوة بالنواة بواسطة قوى نووية قوية | ترتبط إلكترونات نطاق التوصيل ارتباطًا ضعيفًا بالنواة بقوى نووية ضعيفة |
| كثافة الإلكترونات | كثافة إلكترون عالية حيث يحتوي شريط التكافؤ على عدد أكبر من الإلكترونات لكل وحدة حجم | كثافة إلكترون منخفضة |
| تدفق التيار | نظرًا لوجود إلكترونات في نطاق التكافؤ ، فلا يوجد تدفق للتيار | تتحرك الإلكترونات الحرة في أي مكان في نطاق التوصيل بحيث يكون هناك تدفق للتيار |
آخر تحديث: 29 يوليو 2023
لقد بذلت الكثير من الجهد في كتابة منشور المدونة هذا لتقديم قيمة لك. سيكون مفيدًا جدًا بالنسبة لي ، إذا كنت تفكر في مشاركته على وسائل التواصل الاجتماعي أو مع أصدقائك / عائلتك. المشاركة هي ♥ ️
أمضى بيوش ياداف السنوات الخمس والعشرين الماضية في العمل كفيزيائي في المجتمع المحلي. إنه فيزيائي شغوف بجعل العلم في متناول قرائنا. وهو حاصل على بكالوريوس في العلوم الطبيعية ودبلوم دراسات عليا في علوم البيئة. يمكنك قراءة المزيد عنه على موقعه صفحة بيو.
