Составители:
92
В случае а) электроны заполняют валентную зону не полностью. Поэтому
достаточно сообщить электронам, находящимся на верхних уровнях, совсем
небольшую энергию (~10
-23
÷10
-22
эВ) для того, чтобы перевести их на более
высокие уровни. Энергия теплового движения (
kT) составляет при 1 К
величину порядка 10
-4
эВ. Следовательно, при температурах, отличных от
абсолютного нуля, часть электронов будет переходить на более высокие
уровни.
Электроны могут также переходить на более высокие уровни под
действием какой-либо другой дополнительной энергии, например
приложенного электрического поля. Электроны могут ускоряться
электрическим полем и приобретать дополнительную скорость в
направлении, противоположном направлению вектора напряженности
электрического
поля.
Такая схема энергетических уровней имеет место в металлах, поэтому
металлы хорошо проводят ток.
Валентная зона в металлах называется также
зоной проводимости,
поскольку электроны, находящиеся в этой зоне, двигаются под действием
сил электрического поля упорядоченно, образуя
ток проводимости.
Поэтому они называются
свободными электронами, хотя на самом деле они
квазисвободны, так как движутся в периодическом поле кристаллической
решетки.
Частичное заполнение зоны проводимости наблюдается в тех случаях,
когда на последнем занятом уровне в атоме находится только один электрон
или когда имеет место частичное перекрывание зон (см. рис. 5-2, расстояние
r
2
). В первом случае N электронов заполняют попарно только половину
уровней валентной зоны. Во втором случае число уровней в зоне
проводимости будет больше
N, так что даже если количество электронов
проводимости равно 2
N, они все равно не смогут заполнить все уровни зоны.
В случаях б) и в) все уровни валентной зоны полностью заняты
электронами - зона заполнена. В этом случае электрические свойства
кристалла определяются шириной запрещенной зоны
. Если эта ширина
невелика (порядка нескольких десятых электронвольта), то энергии
теплового движения оказывается достаточно для того, чтобы часть
электронов "забросить" в свободную верхнюю зону. Там они становятся
электронами проводимости.
Поскольку с увеличением температуры энергия теплового движения
электронов также увеличивается, то увеличивается число электронов
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- …
- следующая ›
- последняя »
