چی دەروونە ئەلکترۆنەکان و ڕێژەبەندی ئەلکتریکی؟

Valence Elektronên û Hêzdekirina Elektrîkî çi ne?

Pêşnûmayek Valence Elektron

Yek atom di navbera proton û nötronan de yên navend da ku elektronan di sferên ji her derheye navend de ne. Navend bi barzaniyeve re şarîk e, elektronan bi barzaniyek bingeh re şarîk in. Atomler şarîk nayen çünki heyan hewcekan proton û elektronan yekbûh in.

Elektronan di atoman de bi rêjeyên energiyên wan ve têr kirin. Sfera yekem ji navend re energiya bikar hatî ye, sfera derveyî energiya berbihatî ye. Her sfera kapasiteya herêmî ya elektronan heye: sfera yekem jê 2 elektron, sfera duyem jê 8 elektron, û sivir.

Valence elektronan elektronan nêwanî yên di sfera derveyî de ne. Wan ji bo bandkirina kimîkî û dibeşandina li ser sahneyên elektrîkî û meknîkî parastînin. Hejmarê valence elektronan ji 1 derbas 8 din, bi rewşa elemendant.

Valence elektronan di pêşnûmayek propertîyên fizîkî, kimîkî û elektrîkî yên elemend de rolên bêyî ne. Elemendant bi valence elektronên cih û tevîn gotin destpêkî û bandkirinan cih û tevîn hene. Hejmara watek valence elektronan bi vegerîna hêzdekirina elektrîkî û tipên materialên din dibêje.

Hêzdekirina Elektrîkî

Hêzdekirina elektrîkî vegerîna materialan dike ku piştgiriya dîdarê elektrîkî werdigire. Dîdarê elektrîkî ji bo dîdarên elektrîkî yên didegerîne, yê bi elektronan û îonan re didegerîne. Materialan bi hêzdekirina berbihatî dîdarên elektrîkî werdigire, materialan bi hêzdekirina bikar hatî dîdarên elektrîkî digerîne.

Hêzdekirina elektrîkî materialan dike li gorî pirr factoran, wek temperatûra, struktur, kompozîsyon û safî. Lê, yek ji factoran ên girîng hejmar û xwekariyên elektronan free yên di materialan de.

Elektronan free yên valence elektronan ne ku ji atoma van bi serfirazî ne û bi serfirazî di materialan de dîdegerînin. Wan elektronan ne ku bi sahneyên elektrîkî û potensiyel difference re dibeşandina dikin û ji bo dîdarên elektrîkî weregirin.

Hejmar û xwekariyên elektronan free yên di materialan de dike li gorî hejmarê valence elektronan di atoman konstituant de. Gereyî, materialan bi valence elektronan bikar hatî zêdetir elektronan free hene, materialan bi valence elektronan berbihatî paqij elektronan free hene.

Li gorî hêzdekirina elektrîkî û hejmarê valence elektronan, materialan bi sê grupên sernav bike: conductors, semiconductors, û insulators.

Conductors

Conductors materialan ne ku bi hêzdekirina elektrîkî berbihatî hene çünki wan zêdetir elektronan free hene ku bi serfirazî dîdarên elektrîkî werdigire. Conductors gewreji hejmaran valence elektronan di atoman de hene. Wan valence elektronan bi energiya berbihatî û bi serfirazî ji atoman van re dîdegerînin. Wan bi serfirazî ji atoman van re dîdegerînin û di materialan de dîdegerînin li ser sahneyên elektrîkî û potensiyel difference re.

Pêçek metalan conductors berbihatî hene çünki wan hejmaran valence elektronan bikar hatî hene. Mînak, copper yek valence electron, magnesium du valence electron, û aluminum sê valence electron hene. Wan metalan zêdetir elektronan free hene di structure kristal an de ku bi serfirazî dîdegerînin li ser sahneyên elektrîkî re.

Hêndek nonmetalan da hîn conductors bikin li ser şertên cih. Mînak, graphite (formek carbon) çar valence electron hene, lê sê ji wan bi serfirazî bandkirina bi carbon atoman re di lattice hexagonal de. Valence electronê chwarêm free ye li ser lattice re dîdegerînin li ser sahneyên elektrîkî re.

Semiconductors

Semiconductors materialan ne ku bi hêzdekirina elektrîkî navendî hene çünki wan paqij elektronan free hene ku bi serfirazî dîdarên elektrîkî werdigire li ser şertên cih. Semiconductors materialan ne ku çar valence electron hene, mînak carbon, silicon, û germanium. Wan valence electronan bi serfirazî bandkirina bi atoman re di struktur lattice regular de. Lê, li ser temperatûra oda, hêndek wan valence electronan bi serfirazî energiya weregirin ku ji bo serfirazdan ji bondan re û become free electrons. Wan free electrons bi serfirazî dîdarên elektrîkî werdigire li ser sahneyên elektrîkî re.

Lê, hejmarê free electrons di semiconductorê safî de paqij e, û hêzdekirina elektrîkî paqij e. Buna, semiconductors gerîngî impurity atoms bi valence electronan zêdetir û paqij re doped bike. Vê excess û deficiency yek free electrons di semiconductor re weregirin, ku hêzdekirina elektrîkî an weregirin.

Du tip ên doping hene: n-type û p-type. Di n-type doping de, impurity atoms bi pênc valence electron, mînak phosphorus û arsenic, bi semiconductor re têze bike. Wan atoms yek valence electron extra bi semiconductor re têze bike, ku negative charge carrier ne electron. Di p-type doping de, impurity atoms bi sê valence electron, mînak boron û gallium, bi semiconductor re têze bike. Wan atoms yek valence electron bi semiconductor re qebûl bike, ku positive charge carrier ne hole.

Semiconductors bi serfirazî di device'ên elektronîk de bikar înin, mînak transistors, diodes, solar cells, light-emitting diodes (LEDs), lasers, û integrated circuits. Wan device'ên unique properties yên semiconductors bikar înin, mînak ability yekan bi serfirazî li ser conducting û insulating states re switching bikin, sensitivity yekan bi serfirazî li ser light û temperature re, û compatibility yekan bi serfirazî li ser materialan din.

Insulators

Insulators materialan ne ku bi hêzdekirina elektrîkî paqij hene çünki wan paqij û navendî elektronan free hene ku bi serfirazî dîdarên elektrîkî werdigire. Insulators gewreji hejmaran valence electronan zêdetir hene. Wan valence electronan bi serfirazî ji atoman van re dîdegerînin û bi serfirazî energiya weregirin ku ji bo serfirazdan ji bondan re. Buna, insulators bi serfirazî li ser sahneyên elektrîkî û potensiyel difference re dibeşandina bikin û resist û block flow of electric current.

Pêçek nonmetalan insulators berbihatî hene çünki wan hejmaran valence electronan zêdetir hene. Mînak, nitrogen pênc valence electron, sulfur şêş valence electron, û neon hêşt valence electron hene. Wan elements navendî elektronan free hene û dîdarên elektrîkî navendî werdigire.

Hêndek materialan da hîn insulators bikin li ser şertên cih. Mînak, glass û rubber insulators berbihatî hene li ser temperatûra oda, lê conductors bikin li ser temperatûra berbihatî çünki hêndek wan valence electronan bi serfirazî energiya weregirin ku ji bo serfirazdan ji bondan re û become free electrons.

Insulators bi serfirazî li ser preventing dîdarên elektrîkî werdigire ku navendî ne û navendî. Mînak, insulators bi serfirazî wires û cables coat bike ku navendî short circuits û electric shocks re protect bike. Insulators bi serfirazî separate different parts of an electronic device û circuit bikin ku prevent unwanted interactions û interference.

Conclusion

Valence electrons electrons in the outermost shell of an atom are that can participate in chemical bonding and electrical current. The number and arrangement of valence electrons determine many physical, chemical, and electrical properties of an element.

Electrical conductivity is a measure of how well a material can allow an electric current to flow through it. Electrical conductivity depends on several factors, such as the number and behavior of free electrons in the material.

Based on their electrical conductivity and their number of valence electrons, materials can be classified into three main groups: conductors, semiconductors, and insulators.

Conductors have high electrical conductivity because they have many free electrons that can easily carry an electric current. Conductors usually have one, two, or three valence electrons in their atoms.

Semiconductors have moderate electrical conductivity because they have few free electrons that can carry an electric current under certain conditions. Semiconductors usually have four valence electrons in their atoms.

Insulators have low electrical conductivity because they have very few or no free electrons that can carry an electric current. Insulators usually have five or more valence electrons in their atoms.

These materials have different applications in various electronic devices, such as transistors, diodes, solar cells, LEDs, lasers, and integrated circuits. These devices exploit the unique properties of these materials, such as their ability to switch between conducting and insulating states, their sensitivity to light and temperature, and their compatibility with other materials.