ما معنى الفلزات والعوازل وأنصاف النواقل؟

املأ العصابات بإلكترونات البلورة، اثنين لكل حالة (الفصل 14)، من الأبرد أولًا. فإذا كانت العصابة المشغولة العليا مملوءة جزئيًّا، استطاعت طاقة لامتناهية الصغر أن تزيح الإلكترونات إلى حركة صافية: فهو فلز (فالصوديوم: بإلكترون تكافؤ واحد، أي نصف عصابة؛ والفلزات ثنائية التكافؤ تنقل عبر عصابات متراكبة). وإذا كانت مملوءة تمامًا، وفوقها فجوة واسعة، فلا دفعة صغيرة تستطيع إعادة ترتيب شيء: فهو عازل (الألماس، $E_{\text{g}} = 5.5\,\mathrm{eV}$). وإذا كانت الفجوة صغيرة — $1.12\,\mathrm{eV}$ في السيليكون — رفع الاهتياج الحراري بضعة إلكترونات عبرها، فيترك كلٌّ منها ثقبًا متحركًا تحته: فهو نصف ناقل، يتضاعف عدد حاملاته $\propto\eu^{-E_{\text{g}}/2k_{\text{B}}T}$ كل بضع درجات. ومن هنا الانقسام الكبير: فالفلزات تنقل أسوأ عند التسخين (إذ تكثر الاهتزازات التي تنتثر عنها)، وأنصاف النواقل أفضل (إذ تكثر الحاملات كثرةً أُسّية) — أي انقلاب إشارة واحد يعيّن صنف المادة في قياس واحد.