كلنا نتذكر ميكانيكية امتصاص الضوء في المواد من أشباه الموصلات Semiconductors النقية، مثل السيليكون والجرمانيوم، والتي إذا ما عُرضت إلكتروناتها الواقعة في نطاق التكافؤ الخارجي Valance Band لذرات تلك المواد إلى مصدر ضوئي – طاقة ضوئية، تُسمى طاقة الفوتونات Photon energy – يعمل ذلك على إثارتها وتمردها على البقاء والاستمرار في هذا النطاق من الذرة، وذلك كنتيجة لاكتسابها تلك الطاقة. وتتبع ذرات المحفزات الضوئية النانوية، مثل TiO₂، الميكانيكية نفسها، فقد أكسبتها مقاييس أبعاده النانوية الصغيرة جدا خواص المواد من أشباه الموصلات على الرغم من كونها أكاسيد فلزية.

وعند اكتساب هذه الإلكترونات طاقة عالية تفوق في قيمتها مقدار قيمة الطاقة التي تربطها بنواة الذرة فإنها تتحرر، متسامية على مدارها، لترتقي إلى نطاق آخر يُعرف باسم نطاق التوصيل Conduction Band الذي يفصله عن النطاق الأول فجوة، تُعرف باسم فجوة النطاق Band Gap. وخلاصة القول هنا إن الإلكترونات المهاجرة من مداراتها الخارجية الواقعة في نطاق التكافؤ، تكتسب طاقة عالية تسمى Band–gap Energy، تكون كالجسر الرابط بين نطاقي التكافؤ والتوصيل والتي بها تتمكن الإلكترونات الخارجية من عبور الفجوة. وحيث إن الإلكترونات بالذرة تحمل شحنات سالبة، فإنها حينما تغادر مواقعها بنطاق التكافؤ، تحمل معها تلك الشحنات، تاركة من ورائها فراغات موجبة الشحنات. ولكن سرعان ما تنجذب تلك الإلكترونات سالبة الشحنات نحو مواقعها الأصلية الفراغات الحاملة لشحنات موجبة فتعود إليها وتحتلها. ولكنها لا تكاد تتأثر ثانية بفوتونات ضوء الشمس – طاقة ضوئية – حتى تترك مواقعها مرة أخرى، لتنطلق إلى نطاق التوصيل. وهكذا تكون الإلكترونات في حركة دائبة داخل بلورة المواد من أشباه الموصلات، ليتولد بذلك جهد كهربي بينها وبين الفجوات موجبة الشحنات، وعلى أساس ذلك الجهد يسير التيار الكهربي بين القطبين – السالب والموجب.

مواضيع ذات صلة

أشباه الموصلات

مكشاف أشباه الموصلات Semiconductor detector

ميكروسكوبات السليكون

تأثيرات الدفيئة وثقب طبقة الأوزون

مخطط الطاقة لوصلة ال PN

اشباه الموصلات الموجبة p - type

أشباه الموصلات السالبة N - type

أشباه الموصلات الشائبة

قدرة الثنائي

مقاومة التيار المتناوب

مقاومة التيار المستمر

خط الحمل ونقطة العمل للثنائي