نطاق التوصيل أو مستوى التوصيل هو نطاق طاقة أشباه الموصلات حيث يمكن للإلكترونات أن تتدفق بحرية داخل مادة صلبةمما يؤدي إلى نقل صافٍ للشحنة. عند إثارتها، تنتقل الإلكترونات من نطاق التكافؤ إلى نطاق المدارات الإلكترونية المعروف باسم نطاق التوصيل.
تمتلك الإلكترونات طاقة كافية في هذه المدارات للتحرك بحرية في جميع أنحاء المادة. تيار يُنتَج هذا من خلال حركة الإلكترونات. ويُعرَف المدار الإلكتروني الخارجي الذي تسكنه الإلكترونات في ذرة أي مادة معينة باسم نطاق التكافؤ.
ما هي فجوة النطاق؟
فجوة النطاق، وهي مقياس لموصلية المادة الكهربائية، هي الفرق في الطاقة بين أدنى حالة غير مشغولة في نطاق التوصيل وأدنى مستوى طاقة مشغول من نطاق التكافؤ.
يتطلب الأمر طاقة كبيرة لإثارة إلكترونات التكافؤ إلى نطاق التوصيل عندما تكون فجوة النطاق كبيرة. من ناحية أخرى، يُقال إن المادة شديدة التوصيل موصل إذا تداخل نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل، كما يحدث في المعادن.
نظرًا لأن العوازل لها فجوة نطاق واسعة، فإن الأمر يتطلب كمية كبيرة بشكل غير معقول من الطاقة لنقل الإلكترونات إلى النطاق وإنشاء تيار. إن إلكترونات التكافؤ في الموصلات تكون حرة تقريبًا لأن نطاقات التوصيل والتكافؤ تتداخل في هذه المواد.
اقرأ أيضا: ما هو معدل الرسوم؟
من ناحية أخرى، تمتلك أشباه الموصلات فجوة نطاق ضيقة، والتي تسمح، عند مستوى طاقة معين، لجزء كبير من إلكترونات التكافؤ في المادة بالتدفق إلى نطاق التوصيل.
إنها تمتلك موصلية تقع بين الموصلات والعوازل نتيجة لهذه الخاصية، مما يساهم في ملاءمتها للدوائر الكهربائية لأنها لن تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي مثل الموصلات.
هذه الفجوة النطاقية أيضا تمكن أشباه الموصلات من إنتاج مصابيح LED عند تشكيلها في أنواع محددة من الثنائيات، ولتحويل الضوء إلى طاقة في الخلايا الشمسية. تعتمد كلتا العمليتين على الطاقة التي تمتصها أو تطلقها الإلكترونات المنقولة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ.
