شهدت الإلكترونات تطوراً عملياً بحتاً غالباً ما كانت فيه التجربة تسبق النظرية ، والإلكترونات هي عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة تشغل مستويان طاقية مختلفة داخل الذرة وتدور حول النواة ، ويمكن وصفها حالياً بطريقتين كيميائية و كمومية .

- فمن وجهة النظر الكيميائية ، يتوقف نشاط المواد على شكل طبقة الإلكترونات الأخيرة والمسماة طبقة التكافؤ . ونجد البنية الذرية الأكثر استقراراً في المواد التي تحوي طبقة تكافؤها0 أو 8 إلكتروناً . إن المواد نصف الناقلة ، التي تحوي طبقة تكافؤها أربع إلكترونات ، تميل إلى المشركة مع مواد تسمح لها بإتمام هذه الطبقة لتصل إلى 8 إلكترونات مشكلة بذلك شبكة بلورية . فإذا أدخلنا شائبة في هذه الشبكة ، مثلاً ذرة فسفور لها خمس إلكترونات تكافؤ ، سوف ترتبط بذرة سليسيوم ذات 4 إلكترونات ، الأمر الذي سيؤدي إلى تحرير إلكترون واحد يشكل تياراً . إذا كانت الشائبة لا تحتوي إلا ثلاثة إلكترونات تكافؤ ، مثل البور ، فستستعير إلكتروناً من ذرة سليسيوم تاركة خللاً في الشحنة سينتقل في المادة .

- ومن وجهة النظر الفيزيائية الكمومية فإنها تعتبر الإلكترونات كأمواج دورية لها طاقات تتوزع في عصابات طاقة مسموح بها . يتوضع ما بين هذه العصابات المسموح بها مناطق محظورة أو(فرجات). ووفقاً لمبدأ باولي للاستبعاد لا يمكن أن يمون للإلكترونات نفس الطاقة ، وبالتالي فهي تتوزع داخل عصابات طاقة مسموح بها . إذا طبقنا حقلاً كهربائياً في المادة ، تستطيع الإلكترونات أن تنتقل كما لو أنها تتكدس شاغلة بذلك المكان الذي تتركه الإلكترونات الأخرى. وإن بنية عصابات الطاقة تميز الطبيعة الناقلة أو العازلة للمادة المدروسة .

ففي العازل تكون عصابات الطاقة الأخيرة مشغولة بالكامل وتكون الفرجة كبيرة ، وفي النواقل فالعصابة الطاقية الأخيرة مشغولة جزئيا.

أما أنصاف النواقل فتتميز بأن عصابة الطاقة الأخيرة تكون مشغولة بالكامل لكن من خلال تطعيم المادة بالشوائب المختلفة تجعل الفرجة ضيقة بحيث يمكن للإلكترونات اجتيازها بقليل من الطاقة

yassin