نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل شبكة من ذرات السليكون في شبه موصل. طعم الجانب الأيسر من الشبكة بذرات مانحة. يسمى هذا الجانب من الشبكة بالجانب n. طعم الجانب الأيمن من الشبكة بذرات مستقبلة. يسمى هذا الجانب من الشبكة بالجانب p. حجما المنطقتين على جانبي الخط الفاصل متساويان، وتركيز الأيونات متساو في كلا الجانبين. شبه الموصل في حالة اتزان حراري. نحو أي جانب من جانبي الشبكة ستميل الإلكترونات الحرة للتحرك عن طريق الانتشار؟ أ: نحو الجانب p، ب: نحو الجانب n، ج: نحو كلا الجانبين.
يطلب منا السؤال تحديد جانب الوصلة الذي ستميل الإلكترونات الحرة للتحرك نحوه عن طريق الانتشار. لدينا هنا شبه موصل مطعم؛ حيث الجانب n له على اليسار والجانب p على اليمين. طعم الجانب n بالفوسفور الذي يحتوي على خمسة إلكترونات في غلافه الخارجي. وهذا يعني أن كل ذرة فوسفور توفر إلكترونًا حرًّا واحدًا. وطعم الجانب p بالبورون، الذي يحتوي على ثلاثة إلكترونات في الغلاف الخارجي. ومن ثم، فإن كل ذرة من ذرات البورون توفر فجوة واحدة أو حاملًا واحدًا لشحنة موجبة فعالة.
ينص السؤال على أن المنطقتين لهما نفس الحجم ونفس تركيز الأيونات؛ أي كثافة الذرات المستقبلة أو المانحة. وهذا يعني أنه سيكون هناك العدد نفسه من الإلكترونات الحرة في الجانب n، والفجوات في الجانب p. وبما أن الإلكترونات السالبة الشحنة تتنافر، فإن الإلكترونات الحرة عند الحد الفاصل بين الجانب n والجانب p ستؤثر عليها قوة تنافر محصلة من الجانب n أكبر من تلك القوة المؤثرة من الجانب p. وهذا يعني أن هناك قوة محصلة كلية تؤثر على هذه الإلكترونات الحرة من الجانب n إلى الجانب p. ومن ثم، فإن هذه الإلكترونات ستميل إلى التحرك نحو الجانب p. وهذا يعني أن الإجابة الصحيحة هي الخيار أ: نحو الجانب p.
