عندما تتحد ذرتان أو أكثر معًا لتكوين جزيء، تتحد مداراتها الذرية وينتج عنها مدارات جزيئية ذات طاقات متميزة. في المادة الصلبة، يوجد عدد كبير من الذرات، وبالتالي عدد كبير من المدارات الذرية التي قد يتم دمجها في مدارات جزيئية. يتم وضع هذه المجموعات من المدارات الجزيئية معاً بشكل وثيق جداً لتشكيل مناطق مستمرة من الطاقات، تُعرف باسم النطاقات.
يُعرف فرق الطاقة بين هذه النطاقات بفجوة النطاق.
الموصل وأشباه الموصلات والعوازل
لتوصيل الكهرباء، يجب أن تعبر إلكترونات التكافؤ مدارات ذات طاقات مختلفة للتحرك في جميع أنحاء المادة الصلبة. يتم تحديد ذلك من خلال فجوة النطاق. تحتل إلكترونات التكافؤ في الموصلات نطاقاً به العديد من المدارات الفارغة. وبالتالي، لا يلزم سوى كمية صغيرة من الطاقة لتحريك الإلكترونات إلى هذه المدارات الفارغة. هذا الفارق الطفيف في الطاقة “سهل” للتغلب عليها، لذلك فهي موصلة جيدة للكهرباء. تلاحظ أشباه الموصلات والعوازل نوعين من النطاقات – شريط التكافؤ ، مع عدد قليل من المدارات الفارغة أو معدومة ، وشريط توصيل ، مع مدارات فارغة. يقرر فرق الطاقة أو فجوة النطاق بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل مدى سهولة تحرك الإلكترونات. في العوازل ، تكون فجوة النطاق كبيرة جدًا & # 8221 ؛ أن عددًا قليلاً جدًا من الإلكترونات يمكنها الوصول إلى المدارات الفارغة لنطاق التوصيل ؛ نتيجة لذلك ، فإن العوازل هي موصلات سيئة للكهرباء. من ناحية أخرى ، تحتوي أشباه الموصلات على فجوات نطاق صغيرة نسبيًا. ونتيجة لذلك ، يمكنهم توصيل الكهرباء عندما يتم توفير كميات “معتدلة” من الطاقة لنقل الإلكترونات من المدارات المملوءة لفرقة التكافؤ إلى المدارات الفارغة لفرقة التوصيل. وبالتالي، فإن أشباه الموصلات أفضل من العوازل ولكنها ليست بنفس كفاءة الموصلات من حيث التوصيل الكهربائي.
تم اقتباس هذا النص منOpenstax, Chemistry 2e, Section 8.4 Molecular Orbital Theory.
