Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 85 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

85
то зоны можно считать практически непрерывными, однако факт ко-
нечного числа уровней в зоне играет важную роль для распределения
электронов по состояниям.
Разрешенные энергетические зоны разделены зонами запрещен-
ных значений энергии, называемыми запрещенными
энергетически-
ми зонами. В них электроны находиться не могут. Ширина зон (разре-
шенных и запрещенных) не зависит от размера кристалла. Разрешенные
зоны тем шире, чем слабее связь валентных электронов с ядрами.
4.2. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории
Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения ис-
толковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников,
объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодина-
ковым заполнением электронами разрешенных зон и, во-вторых, шири-
ной запрещенных зон.
Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне
определяется заполнением соответствующих атомных уровней. Если
при этом какой-то энергетический уровень полностью заполнен, то об-
разующаяся энергетическая зона также заполнена целиком. В общем
случае можно говорить о валентной зоне, которая полностью заполне-
на электронами и образована из энергетических уровней внутренних
электронов свободных атомов, и о зоне
проводимости (свободной зо-
не), которая либо частично заполнена электронами, либо свободна и об-
разована из энергетических уровней внешних «коллективизированных»
электронов изолированных атомов.
В зависимости от степени заполнения зон электронами и ширины
запрещенной зоны возможны четыре случая, изображенные на рис. 45.
На рис. 45, а самая верхняя зона, содержащая электроны, заполнена
лишь частично, то есть в ней имеются вакантные уровни. В данном слу-
чае электрон, получив сколь угодно малую энергетическую «добавку»
(например, за счет теплового движения или электрического поля), смо-
жет перейти на более высокий энергетический уровень той же зоны, то
есть стать свободным и участвовать в проводимости. Внутризонный пе-
реход вполне возможен, так как, например, при 1 К энергия теплового
движения k·T≈10
–4
эВ, то есть гораздо больше разности энергий между
соседними уровнями зоны (примерно 10
–22
эВ). Таким образом, если в
твердом теле имеется зона, лишь частично заполненная электрона-
ми, то это тело всегда будет проводником электрического тока.
Именно это свойственно металлам.

Страницы