АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Металлы, полупроводники и диэлектрики

Читайте также:
  1. Антиферромагнетизм, ферриты и магнитодиэлектрики
  2. Вопрос 28 Диэлектрики в электрическом поле
  3. Вопрос№31 Проводники и диэлектрики
  4. Диэлектрики в электрическом поле.
  5. Диэлектрики. Свободные и связанные заряды. Поляризация диэлектриков. Роль диэлектриков в конденсаторе.
  6. Металлы, их классификация и основные физические свойства
  7. Металлы, особенности атомно-кристаллического строения
  8. Полупроводники
  9. Полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников.
  10. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.
  11. ПОЛЯ УВЧ НА ДИЭЛЕКТРИКИ

 

Если изолированные атомы сблизить до расстояния L = 0,1 нм (расстояние между атомами в кристалле), то происходит сильное взаимодействие между атомами, что приводит к перекрытию их электрических полей. В этих условиях существенную роль играет туннельный эффект (см. § 83), с помощью которого валентный электрон уходит от своего атома и переходит к соседнему. В этом случае не имеет смысла говорить о принадлежности валентных электронов к определенным атомам. Эти электроны могут перемещаться по всему кристаллу, образуя квантовый электронный газ.

Образование квантового газа приводит к тому, что энергетический уровень электрона в изолированном атоме расширяется в кристалле в широкую энергетическую полосу — зону разрешенных значений энергии электронов шириной порядка нескольких электрон-вольт. Возможные значения энергии электронов в пределах разрешенной зоны квантованы, т. е. дискретны, а общее их число конечно.

Разрешенные зоны отделены друг от друга зонами запрещенных значений энергии электронов. Ширина запрещенной зоны может быть различной: от десятых до нескольких электрон-вольт.

Существование энергетических зон позволяет объяснить с единой точки зрения существование металлов, полупроводников и диэлектриков.

Разрешенную зону, возникшую из того уровня, на котором находятся валентные электроны в основном состоянии изолированного атома, называют валентной зоной.

В металлах при обычных условиях валентная зона заполнена электронами не полностью (рис. 88.1, где черные кружки означают электроны, а горизонтальные линии — энергетические уровни. На каждом уровне могут находиться не более двух электронов с противоположно направленными спинами). При включении электрического поля электроны приобретают дополнительную энергию и становятся носителями электрического тока. Поэтому в металлах валентную зону называют зоной проводимости.

В отличие от металлов у полупроводников и диэлектриков валентная зона при обычных условиях полностью заполнена электронами (рис. 88.2). Для того чтобы увеличить энергию электрона, необходимо сообщить ему дополнительную энергию, не меньшую, чем ширина запрещенной зоны . У диэлектриков величина настолько велика (несколько электрон-вольт), что тепловое движение не может перевести в свободную верхнюю зону заметное число электронов и создать в ней зону проводимости. Диэлектрики при включении электрического поля не имеют носителей электрического тока.

 

Рис. 88.1

 

 

Рис. 88.2

 

У полупроводников величина невелика (несколько десятых электрон-вольт). С повышением температуры вследствие термического возбуждения электронов валентной зоны часть из них приобретает энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перехода в зону проводимости. Это приводит к появлению в зоне проводимости свободных электронов, а в валентной зоне — свободных уровней, на которые могут переходить электроны этой зоны. При приложении к такому кристаллу внешнего электрического поля в нем возникает направленное движение электронов зоны проводимости и валентной зоны, приводящее к появлению электрического тока. Кристалл становится проводящим.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)