Широко видно, что расстояние ядра от электрона конкретного атома не равно. Обычно электроны вращаются по четко определенной орбите. Определенное количество электронов может удерживаться только внешней оболочкой или орбитой. На электрическую проводимость атома влияют главным образом электроны внешней оболочки. Эти электроны имеют большое отношение к электропроводности.
Проводники и изоляторы
Электрическая проводимость является результатом нерегулярного или неконтролируемого движения электронов. Эти движения заставляют определенные атомы быть хорошими электрическими проводниками . Материал с атомами такого типа имеет много свободных электронов на своей внешней оболочке или орбите.
Для сравнения, изолирующий материал имеет относительно небольшое количество свободных электронов. Следовательно, электроны внешней оболочки изоляторов стремятся прочно удерживать свое место и почти не пропускают через него ток. Следовательно, в изоляционном материале очень мала электрическая проводимость.
Полупроводники
Между проводниками и изоляторами существует третья классификация атомов (материалов), известная как полупроводники. Как правило, проводимость полупроводника лежит между проводимостью металлов и изоляторов. Однако при абсолютной нулевой температуре полупроводник также действует как идеальный изолятор.
Кремний и германий являются наиболее знакомыми полупроводниковыми элементами. Оксид меди, сульфид кадмия и арсенид галлия являются некоторыми другими полупроводниковыми соединениями, которые часто используются. Эти виды материалов обычно классифицируются как элементы типа IVB. Такие атомы имеют четыре валентных электрона. Если они могут отказаться от четырех валентных электронов, стабильность может быть достигнута. Это также может быть достигнуто путем принятия четырех электронов.
Стабильность атома
Концепция устойчивости атома является важным фактором в состоянии полупроводниковых материалов. Максимальное количество электронов в валентной зоне равно 8. Когда в валентной зоне ровно 8 электронов, можно сказать, что атом стабилен. В стабильном атоме связь валентных электронов очень жесткая. Эти типы атомов являются отличными изоляторами. В таких атомах свободные электроны недоступны для электропроводности.
Примерами стабилизированных элементов являются такие газы, как аргон, ксенон, неон и криптон. Из-за их свойства эти газы не могут быть смешаны с другим материалом и обычно известны как инертные газы .
Если число валентных электронов во внешней оболочке меньше 8, то атом называется нестабильным, то есть атомы, имеющие менее 8 валентных электронов, являются нестабильными. Они всегда пытаются одолжить или пожертвовать электроны от соседних атомов, чтобы стать стабильными. Атомы во внешней оболочке с 5, 6 или 7 валентными электронами стремятся заимствовать электроны у других атомов в поисках стабильности, в то время как атомы с одним, двумя или тремя валентными электронами имеют тенденцию отдавать эти электроны другим соседним атомам.