نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل شبكة من ذرات السليكون تحتوي على ذرة واحدة من البورون. يوضح الشكل تأثير وجود ذرة البورون على الإلكترونات المقيدة في إحدى ذرات السليكون المجاورة. ما الشحنة الكهربية النسبية الفعالة لذرة البورون بعد تأثيرها على ذرة السليكون المجاورة؟
في البداية، علينا أن ندرك أن هذا الشكل يوضح شبه موصل مطعمًا بالبورون. إذا كانت الشبكة تتكون من ذرات سليكون فقط، فهي شبه موصل نقي. لكن هنا، يحتوي شبه الموصل على شوائب من البورون. ولهذا السبب، علينا استرجاع بعض خواص شبه الموصل المطعم هذا. في البداية، من المهم أن نتذكر أن ذرة البورون المتعادلة تحتوي على ثلاثة إلكترونات في غلافها الإلكتروني الخارجي؛ ولذا نقول إنها ذرة ثلاثية التكافؤ.
وعند إدخال ذرة من البورون إلى شبكة من السليكون، تشارك كل من ذرات السليكون الأربع المحيطة بالبورون بأحد إلكتروناتها الخارجية من خلال رابطة تساهمية. تساهم هذه المشاركة بأربعة إلكترونات أخرى في الغلاف الخارجي للبورون، ما ينتج عنه إجمالي سبعة إلكترونات من ثمانية إلكترونات ممكنة. يمكننا أن نرى ذلك موضحًا على الشكل المعطى؛ حيث توجد سبعة إلكترونات خارجية تحيط مباشرة بنواة البورون. وبما أن ذرة البورون لا تحتوي على الإلكترونات الثمانية بالكامل، التي تجعل الغلاف مكتملًا، يمكننا أن نلاحظ وجود فجوة إلكترونية واحدة، أو فراغ، في الغلاف.
وجدير بالملاحظة أنه عند هذه المرحلة تظل ذرة البورون وذرات السليكون المحيطة متعادلة كهربيًّا. لكن وجود هذه الفجوة الإلكترونية يعني أنه من المرجح جدًّا أن تكتسب ذرة البورون إلكترونًا قريبًا منها لإكمال الغلاف، وعادة ما يحدث ذلك بسرعة كبيرة. يمكن أن يكون الإلكترون المكتسب إلكترونًا حرًّا في الشبكة. لكنه عادة ما يكون في الواقع إلكترونًا لذرة سليكون مجاورة. وهذا هو التأثير الذي ترمي إليه عبارة السؤال.
في هذه الحالة، لا يتشارك البورون فقط الإلكترون الثامن من خلال رابطة تساهمية. وإنما يصبح أحد إلكترونات ذرة البورون نفسها. وهكذا، فبمجرد أن تحدث ذرة البورون تأثيرها في الشبكة، تصبح الذرة المتعادلة في الأصل أيونًا سالب الشحنة، ويطلق عليه عادة الأيون المستقبل السالب. إذن، فبإضافة هذا الإلكترون، الذي نعلم أن له شحنة فعالة مقدارها سالب واحد، تصبح الشحنة الإلكترونية الفعالة لذرة البورون سالب واحد.
