Электричество и магнетизм. Часть 1. Миловидова С.Д - 62 стр.

                                             62
(зон а 3, рис.1б ). Т а к ка к сист ем а (т верд ое т ело) в                у ст ойчивом
состоян ии д олж н а об ла д а т ь м ин им у м ом пот ен циа ль н ой эн ергии, т о вся эт а
зон а (и

все у ровн и эн ергий вн у т ри ее) ока зыва ю т ся за полн ен н ым и элект рон а м и.
Эт а зон а н осит н а зва н ие за полн ен н ой зон ы.
         Д ля т верд ого т ела , кром е за полн ен н ой зон ы, выд еляю т зон у у ровн ей
возб у ж д ен ия или своб од н у ю зон у (зон а 5, рис.1 б ), ра зд елен н у ю
эн ергет ическим б а рь ером д ля за прещ ен н ой зон ы (зон а 4, рис.1б ). В
пред ела х эт ого б а рь ера н а х од ятся у ровн и эн ергии, н а кот орых н е м огу т
н а х од ит ь ся элект рон ы.
         Зон а у ровн ей возб у ж д ен ия сод ерж ит у ровн и со зн а читель н о б олее
высоким и эн ергиям и, чем у ровн и за полн ен н ой зон ы. В этой зон е у ровн и
эн ергии ра сполож ен ы б лизко д ру г к д ру гу и пра кт ически м ож н о счит а т ь ,
чт о элект рон , попа вший в эт у зон у , м ож ет изм ен ят ь свою эн ергию
н епрерывн ым об ра зом , а след ова т ель н о, перем ещ а т ь ся в крист а лле под
д ейст вием вн ешн его элект рического поля.
         Т а ким об ра зом , при сооб щ ен ии элект рон а м за полн ен н ой зон ы
д ополн итель н ой эн ергии, д ост а точн ой д ля перевод а их через
эн ергет ический б а рь ер н а у ровн и зон ы возб у ж д ен ия, тверд ые тела
ст а н овят ся провод ящ им и. В еличин а этой д ополн итель н ой эн ергии д олж н а
б ыт ь , по кра йн ей м ере, ра вн а ширин е эн ергетического б а рь ера .
         С лед у ет    от м ет ить , что у           элект рон ов, н а иб олее б лизко
ра сполож ен н ых к яд ру а т ом а , связь с яд ром столь велика , чт о он и н е м огу т
у ча ст вова т ь в созд а н ии элект ропровод н ости. Л ишь ва лен тн ые элект рон ы,
н а иб олее у д а лен н ые от яд ра , об ла д а ю щ ие та кж е н а иб оль шим и эн ергиям и,
м огу т у ча ст вова т ь в токе провод им ост и.
         У м ет а ллов за полн ен н а я и своб од н а я зон ы н епосред ст вен н о
прим ыка ю т д ру г к д ру гу , а в н екоторых слу ча ях эт и зон ы вза им н о
перекрыва ю т ся. Поэт ом у элект рон м ож ет перейт и из первой зон ы во
вт ору ю , полу чив извн е очен ь н еб оль шу ю д об а вочн у ю эн ергию .
         У д иэлект риков ширин а эн ергет ического б а рь ера соот вет ст ву ет
эн ергиям 2-10 эВ и д ля перех од а элект рон а из за полн ен н ой зон ы в
своб од н у ю зон у н еоб х од им ы очен ь силь н ые элект рические поля или
высокие тем пера т у ры.
                                              Ид еа ль н ые        полу провод н ики,       в
                                      м а т ериа ле       которых        н ет      прим есей,
                                      х а ра кт еризу ю т ся н а личием эн ергет ического
                                      б а рь ера , н а иб оль ша я ширин а кот орого
     Е (эн ергия)




                     Е (эн ергия)




                                      зн а чит ель н о м ен ь ше, чем у д иэлект риков, и
                                      сост а вляет 1-1,5 эВ.
                                              Провод им ост ь ,         созд а ва ем а я    в
                 а)            б)     х им ически          чист ом        полу провод н ике,
                    Рис.2             н а зыва ет ся “соб ст вен н ой” провод им ост ь ю ,
                                      т а к ка к являет ся свойст вом х им ически