قطاعات (أو شرائح) الطاقة Energy Bands

المؤلف:  د/محمد فاروق أحمد و د/محمد خضر كاتب

المصدر:  أسس الإلكترونيات

الجزء والصفحة:  39

16-8-2021

2620

ب- الحالة السائلة

في هذه الحالة تكون المسافة بين الذرات صغيرة وتكون عادة قريبة من نصف قطر القشرة الخارجية للإلكترونات . وبذلك يخضع الإلكترون لتأثير نواته ولتأثير نويات الذرات المجاورة . وبذلك تتغير سويات الطاقة عما كانت في الحالة المعزولة.

ح- الحالة الصلبة

في هذه الحالة تكون الذرات قريبة جدا من بعضها فتؤثر لنواة الواحدة على إلكتروناتها الخاصة وكذلك على الكترونات الذرات المجاورة. ومن دراستنا للأجسام الصلبة وجد أن معظم المعادن وأشباه الموصلات عبارة عن بناء بلوري. والبناء البلوري أو البلورة عبارة عن انتظام توزيع الذرات (وبدقة أكثر الايونات) في الفراغ في نظام هندسي معين تتكرر وحداته تكراراً منتظم. وتبعاً لهذا البناء البلوري نجد أن الأنوية تكاد تكون مثبتة في عقد nodes هذا البناء في حين تتداخل إلكترونات الذرات المتجاورة في الفراغ بين الأنوية. ونتيجة لهذا التداخل تتغير سويات الطاقة. ويكون هذا التغيير صغيراً بالنسبة لسويات القشرات الداخلية (لبعدها النسبي عن الأنوية المجاورة). في حين أن سويات الطاقة الحاصة بالقشرات الخارجية تتغير تغيراً ملموسا حيث تقتسم أكثر من نواة هذه الإلكترونات بينها. وعلى الرغم من التغير في طاقة السوية إلا أن المجموع الكلي لطاقات الذرات يبقى ثابتا. فلو زادت طاقة إحدى السويات في ذرة ما نجد أن طاقة السوية المقابلة لها في الذرة المجاورة تقل. ويبين شكل (1) سويات الطاقة لذرة كربون معزولة وتركيبها الذري 1S²2S²2P² (الشكل 1أ) .

أما إذا كانت لدينا ذرتان من الكربون متجاورتين (في الماس مثلاً) نجد أن سويات الطاقة تصبح كما هو موضح في الشكل ب بحيث تزداد طاقة بعض السويات في إحدى الذرات وتقل طاقات السويات المقابلة في الذرة الأخرى المجاورة بنفس القدر.

فإذا كان لدينا عدد N من الذرات في تركيبة بلورية واحدة (حيث الذرات قريبة من بعضها) فإن طاقات السوية المحددة تختلف في جميع هذه الذرات بحيث أنه يصبح لدينا عدد N من السويات بدلاً من