Строение и свойства вещества. Изд. 2-е, переработанное. Розман Г.А. - 104 стр.

       места в этой классификации. Зонная же теория позволяет провести деление
       всех твёрдых тел на три класса: диэлектрики, полупроводники и металлы. По
       зонной теории все валентные электроны у всех твёрдых тел являются об-
       щими, коллективизированными. Именно благодаря этому и возникают энер-
       гетические зоны при объединении атомов (ионов) в кристаллическую ре-
       шётку. Поэтому говорить о свободных и связанных валентных электронах с
       точки зрения зонной теории неправильно.
             Если валентная зона у данного твёрдого тела полностью заполнена, а
       зона проводимости – пуста (см. рис. 33), то такое тело при низких температу-
       рах ведёт себя как хороший диэлектрик. Если ширина запретной зоны очень
       велика (порядка 5-10 эВ), то при нагревании (или в слабом внешнем электри-
       ческом поле) это вещество по-прежнему будет проявлять диэлектрические
       свойства, так как электроны не будут обладать достаточной энергией, чтобы
       преодолеть запретную зону и оказаться в зоне проводимости.
             При ширине же запретной зоны порядка 0,1-1,5 эВ отдельные электро-
       ны из валентной зоны будут уже способны переходить в зону проводимости
       (для сравнения: при Т=300К средняя энергия теплового движения kT = 0,025
       эВ, а это уже сравнимо с шириной ЗЗ). Если такое вещество составляет уча-
       сток замкнутой цепи, то при включении внешнего электрического поля элек-
       троны, оказавшиеся в зоне проводимости, и «дырки», возникшие в валент-
       ной зоне, способны будут переходить на более высокие энергетические уров-
       ни в соответствующих зонах. К скорости беспорядочного теплового движе-
       ния прибавится скорость направленного движения: электронов – против на-
       правления электрического поля, «дырки»* – по полю. Такие вещества полу-
       чили название полупроводников. При низких температурах эти вещества по-
       добны диэлектрикам, при нагревании и во внешнем поле они ведут себя как
       проводники. Естественный критерий отнесения вещества либо к диэлектри-
       ку, либо к полупроводнику – это ширина запретной зоны (у диэлектрика она
       порядка 5-10 эВ, у полупроводника – 0,1-1,5 эВ, разница на порядок, а это в
       микромире очень большая разница).
             Если при образовании кристалла зона проводимости окажется
       частично заполненной (рис.37) или валентная зона наложится на зону
       проводимости (рис.38), то такое вещество в отношении электрических
       свойств проявит металлические качества. Когда в замкнутой цепи вклю-
       чается внешнее электрическое поле, электроны в зоне проводимости
       металла получают добавочную энергию, возбуждаются, переходят на
       более высокие энергетические уровни и приобретают скорость направ-
       ленного движения. В цепи возникает электрический ток.
             Может возникнуть естественный вопрос: не будет ли скорость
                                                                               104




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com