دید کلی
دو
اتم هنگامی که کاملا از یکدیگر جدا شوند، بطوری که هیچگونه برهمکنش
توابع موج وجود نداشته باشد، می‌توانند دارای ساختاری مشابه
ساختار الکترونی باشند. با کوچک شدن فاصله بین دو اتم ، توابع موج الکترونی شروع به همپوشانی می‌کنند. بنا به
اصل طرد پائولی در یک سیستم با برهمکنش معین هیچ دو الکترونی نمی‌توانند دارای
حالت کوانتومی یکسان باشند. پس باید ترازهای انرژی مجزا از اتم‌های منفرد به ترازهای جدید متعلق به هر دو اتم و نه یکی آنها تقسیم شوند.
جایگاه الکترون در اتم
الکترونها در
جامدات به انرژیهای معینی محدود شده و مجاز به قرار گرفتن در انرژیهای دیگر نیستند. تفاوت اساسی بین الکترون در یک جامد با الکترون در یک اتم جدا شده ، این است که در جامد الکترون دارای یک گستره یا تراز از انرژیهای قابل دسترس است. زیرا در جامد توابع موج الکترونی اتم‌های همسایه همپوشانی داشته و یک الکترون در یک اتم خاص قرار ندارد. طبیعتا این تاثیر بر
انرژی پتانسیل و شرایط مرزی در
معادله موج اثر می‌گذارد و سبب می‌شود، انرژیهای مختلفی بدست آورده و دو نوع تراز انرژی به نام
تراز ظرفیت و
هدایت داشته باشیم، که توسط
انرژی شکاف یا باند همسویی از یکدیگر جدا شده‌اند.
نوار انرژی شبکه اتمی
در
شبکه اتمی هر الکترون می‌تواند فقط در سطوح انرژی باشد، و در
ناحیه ممنوعه (ناحیه‌ای که ما بین تراز ظرفیت و تراز هدایت است) هیچ الکترونی یافت نمی‌شود. یونیزاسیون مکانیسمی است که در آن الکترون می‌تواند پس از کسب انرژی کافی ، از اتم خود جدا شده و در تراز هدایت به
الکترونهای آزاد بپیوندد.
نوارهای انرژی عایق
در
مواد عایق گاف انرژی بین نوار ظرفیت و نوار هدایت حدود 5 الکترون ولت یا بیشتر است، و این شکاف عظیم قادر خواهد بود به میزان قابل توجهی از حضور الکترون در تراز هدایت ، در دمای اتاق جلوگیری کند.
نوارهای انرژی نیم رسانا
در
اجسام نیم رسانا شکاف انرژی برای
سیلسیوم 1.1 الکترون ولت و برای
ژرمانیوم 0.67 الکترون ولت می‌باشد، یعنی یک الکترون و نوار ظرفیت قادر خواهد بود با کسب این مقدار انرژی باند ظرفیت را ترک نموده ، با طی نمودن گاف انرژی خود را به تراز هدایت یا رسانش رسانده و به عنوان الکترون آزاد برای برقراری
جریان الکتریکی موثر باشد.
نوارهای انرژی رسانا
برای
اجسام رسانا بین تراز ظرفیت و تراز هدایت شکافی وجود ندارد، و این ترازها روی هم منطبق شده و دارای باند مشترک می‌باشند. یعنی یک رسانا حتی در صفر درجه کلوین نیز دارای الکترون در
باند هدایت است. بنابراین در دمای اتاق تعداد الکترونهای آزاد برای برقراری جریان یا حرکت بارها بیش از حد مورد نیاز موجود می‌باشد.
مباحث مرتبط با عنوان
