نوارهای هدایت و ظرفیت: تفاوت میان نسخه‌ها

در فیزیک حالت جامد، '''نوار ظرفیت''' و '''نوار رسانشهدایت''' باندهایی نزدیک به [[تراز فرمی]] هستند و در نتیجه تعیین کنندهٔ میزان [[هدایت الکتریکی]] در [[فیزیک حالت جامد|جامدها]] هستند. نوار ظرفیت بالاترین گستره از [[انرژی]] [[الکترون]] است که در آن‌جا در دمای [[صفر مطلق]] [[الکترون]]‌ها به‌طور معمول وجود دارند. در [[نیمه‌رسانا]]ها و [[نارسانا]]ها نواری با انرژی بالاتر وجود دارد که به آن نوار رسانشهدایت می‌گویند و توسط [[نوار ممنوعه]] از نوار ظرفیت جدا می‌شود. در [[شبه‌فلز|شبه‌فلزات]] نوار ممنوعه وجود ندارد. در واقع فاصله‌ای بین نوار ظرفیت و نوار رسانشهدایت موجود نیست. باند هدایت کمترین گستره از حالت‌های خالی الکترونی است. در نمودار [[نظریه نوارها|نظریهٔ نوارهای]] یک ماده، نوار ظرفیت در زیر سطح فرمی قرار گرفته‌است، در حالی که باند هدایت در بالای آن واقع شده‌است. این تمایز در [[فلزات|فلزها]] البته بی‌معنی است زیرا که بالاترین باند در مورد فلزها همیشه تا اندازه‌ای پر است، در نتیجه جانشین ویژگی‌های هر دوی نوار ظرفیت و باند انتقال است.

علت کم بودن [[رسانایی الکتریکی|هدایت الکتریکی]] در نارساناها و نیمه‌رساناها به خصوصیات باند رسانشهدایت آن‌ها برمی‌گردد. در این مواد باندنوار رسانشهدایت به‌طور کامل پر شده‌است و هیچ فضای خالی (یا سطح انرژی اشغال نشده) وجود ندارد. در نتیجه هنگام اعمال [[میدان الکتریکی]]، [[الکترون]]ها نمی‌توانند [[شتاب]] گرفته و با افزایش انرژی خود شروع به حرکت کنند.

در نیمه‌رساناها که گاه هدایت الکتریکی دیده می‌شود به این دلیل است که تعدادی از الکترون‌های نوار ظرفیت آن قدر انرژی بدست می‌آورند (مثلاً [[انرژی حرارتی]]) که می‌توانند از نوار ممنوعه عبور کرده و به نوار رسانشهدایت بروند. در این حالت هم الکترون‌هایی که در نوار رسانشهدایت هستند و هم حفره‌هایی که در نوار ظرفیت ایجاد شده‌اند می‌توانند هدایت الکتریکی را سبب شوند.

در فلزات باند ظرفیت کاملاً پر نشده و الکترون‌ها می‌توانند به راحتی حرکت کنند. در واقع نوار رسانشهدایت یا باند هدایت نواری است که از [[نوار ظرفیت]]، [[الکترون]] می‌پذیرد.<ref>. http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/cod.htm (بازیابی در ۲۹ نوامبر ۲۰۱۵)</ref> حامل‌های بار منفی [[الکترون|الکترون‌هایی]] هستند که [[انرژی]] کافی برای فرار از نوار ظرفیت و پرش به نوار رسانشهدایت را داشته‌اند. آن‌ها آزادانه در سراسر [[کریستال|شبکهٔ کریستالی]] حرکت می‌کنند و به‌طور مستقیم در [[رسانا]] سازی [[نیمه‌هادی]] نقش دارند. حامل‌های بار مثبت [[حفره الکترونی|حفره‌ها]] هستند. حضور یک حفره اشاره به این واقعیت است که در باند جایی برای یک الکترون (یعنی منفی حامل بار) وجود دارد در حالی که الکترون ثابتی در آن مکان خاص وجود ندارد. از آن‌جا که الکترون پتانسیل آن را دارد که وجود داشته باشد و در عین حال وجود نداشته باشد، از حفره به عنوان حامل مثبت شارژ هم یاد شده‌است.