Энергетические зоны в кристаллах



Pdf көрінісі
Дата12.04.2022
өлшемі139.15 Kb.
#220557
Байланысты:
12 100229 1 98881



ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ В КРИСТАЛЛАХ 

МЕТАЛЛЫ, ПОЛУПРОВОДНИКИ, ДИЭЛЕКТРИКИ 

 

В  отдельном  атоме  электроны  заполняют  энергетические  уровни,  в  соот-



ветствии  с  принципом  запрета  Паули  и  принципом  наименьшей  энергии 

квантовой системы. Из этого следует, что в атоме существуют  энергетические 

уровни, на которых электроны находиться не могут. Эти уровни энергии называ-

ются запрещёнными. Остальные, на которых электроны находиться могут – раз-

решёнными

В  твѐрдом  теле  энергетические  уровни  вследствие  взаимодействия  атомов 

друг с другом расщепляются, превращаясь в разрешѐнные и запрещѐнные энерге-

тические зоны. 

Ширина зон колеблется в пределах нескольких  эВ, а расстояние между со-

седними  уровнями  в  зоне    10

-22

  эВ,  так  что  в  пределах  зоны  электрон  может 



практически свободно перемещаться с одного свободного уровня на другой. 

Разрешѐнная  зона,  которую  заполняют  валентные  электроны,  называется 



валентной.  Разрешѐнная  зона,  свободная  от  электронов,  называется  свободной

Разрешѐнные зоны в кристалле разделены запрещѐнными зонами. 

Различия  в  электрических  свойствах  твѐрдых  тел  объясняются  в  зонной 

теории различным заполнением электронами валентных зон и шириной запрещён-



ных зон. Эти два фактора определяют разделение твѐрдых тел на проводники, по-

лупроводники и диэлектрики. 

 

 

а) металл   



 

б) полупроводник 

в) диэлектрик 

 

При  абсолютном  нуле  валентные  электроны  заполняют  уровни  валентной 



зоны.  Верхний  заполненный  энергетический  уровень,  выше  которого  электроны 

при  T = 0 К находиться не могут, называется  уровнем  Ферми. Энергия, которой 

обладает электрон, находясь на этом уровне, называется энергией Ферми. У про-

водников  уровень  Ферми  находится  в  валентной  зоне,  у  полупроводников  и  ди-

электриков в запрещѐнных зонах. 

В металлах (проводниках) валентная зона заполнена электронами не полно-

стью, ширина запрещѐнной зоны  E мала, а так как средняя энергия электронов 

при  T    0  К  составляет    3  эВ,  то  электроны  могут  свободно  перемещаться  по 

решѐтке кристалла, обеспечивая его высокую проводимость. 

 

 



 

E

зона



я

Запрещенна

зона

я

Запрещенна



зона

Валентная

зона

Валентная



зона

Свободная

E

зона


Валентная

зона


Свободная

зона


Свободная


 

В полупроводнике ΔE   2 3 эВ и небольшая часть электронов может пере-



ходить из валентной зоны в зону проводимости, что обеспечивает слабую прово-

димость  полупроводников.  С  повышением  температуры  вещества  число  пере-

шедших электронов растѐт, проводимость увеличивается. 

Если ΔE > 3 эВ, то ни повышение температуры кристалла, ни внешнее элек-

трическое поле не может сообщить электрону энергию, достаточную для преодо-

ления запрещѐнной зоны. В этом случае проводимость практически равна нулю и 



кристалл называется диэлектриком. 


Достарыңызбен бөлісу:




©melimde.com 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
жиынтық бағалау
Сабақ тақырыбы
Сабақтың мақсаты
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
Сабақ жоспары
бағдарламасына сәйкес
бағалауға арналған
Реферат тақырыбы
жиынтық бағалауға
Қазақстан республикасы
рсетілетін қызмет
арналған тапсырмалар
сәйкес оқыту
Жалпы ережелер
білім беретін
бағалау тапсырмалары
бекіту туралы
республикасы білім
оқыту мақсаттары
жиынтық бағалаудың
қызмет стандарты
тоқсанға арналған
Қазақстан республикасының
мерзімді жоспар
Қазақстан тарихы
арналған жиынтық
болып табылады
бағалаудың тапсырмалары
арналған әдістемелік
жалпы білім
Әдістемелік кешені
нтізбелік тақырыптық
Қазақ әдебиеті
пәнінен тоқсанға
Мектепке дейінгі
Зертханалық жұмыс
республикасының білім
оқыту әдістемесі
Инклюзивті білім
туралы хабарландыру
білім берудің
Жұмыс бағдарламасы
туралы жалпы
қазақ тілінде
Қысқа мерзімді
тақырыптық жоспар
пайда болуы
пәнінен тоқсан