- •Тяжелее газ
- •Чем ниже температура (t)
- •38 Распределение Больцмана
- •51Внутренняя энергия реального газа
- •52 Эффект Джоуля-Томсона
- •60.Работа электрического поля по перемещению заряда.
- •74. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме
- •75. Закон Джоуля Ленца в интегральной и дифференциальной форме
- •76. Закон Ома для неоднородного участка цепи и его частные случаи
- •78.Электропроводность металлов(история)
- •80. Зависимость сопротивления металла от температуры
- •81. Затруднение классической электронной теории
- •82. Основные положения зонной теории
- •83.Разрешение трудностей классической зонной теории
- •84. Металлы, полупроводники, диэлектрики
- •85. Примесная проводимость полупроводников
- •87. Контактная разность потенциалов
- •89. Вольтамперная характеристика
82. Основные положения зонной теории
ЗОННАЯ ТЕОРИЯ - один из осн. разделов квантовой теории твёрдых тел. 3. т. описывает движение электронов в кристаллах и является основой совр. теории металлов, полупроводников и диэлектриков.
Электронные зоны в идеальном кристалле. Из-за близкого расположения атомов в кристаллах происходит перекрытие волновых ф-ций электронов соседних атомов или молекул. В результате из каждого дискретного энергетич. уровня атома или молекулы образуется энергетич. зона и электроны, находящиеся на этих уровнях, приобретают способность свободно перемещаться по кристаллу. Особенность кристалла, отличающая его от аморфных тел и жидкостей, - периодичность в расположении атомов, т. е. наличие трансляц. Симметрии
Зонная теория твёрдого тела — раздел квантовой механики, рассматривающий движение электронов в твёрдом теле.
Свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен.
Энергетическая зона, содержащая энергии электрона, находящегося ближе к ядру атома, называется валентной зоной, дальше от ядра - зоной проводимости.
):
проводники - зона проводимости и валентная зона перекрываются, таким образом электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию.
диэлектрики - зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 4эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.
полупроводники - зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 4эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.
Расстояние между валентной зоной и зоной проводимости называют запрещенной зоной.
Зонная теория является основой современной теории твёрдых тел. Она позволила понять природу и объяснить важнейшие свойства металлов, полупроводников и диэлектриков. А запрещенная зона является ключевым понятием в зонной теории, её величина определяет оптические и электрические свойства материала.
Поскольку одним из основных механизмов передачи электрону энергии является тепловой, то проводимость полупроводников очень сильно зависит от температуры. Также, проводимость можно увеличить, создав разрешенный энергетический уровень в запрещенной зоне, путем легирования. Таким образом создаются все полупроводниковые приборы: солнечные элементы (преобразователи света в электричество), диоды, транзисторы, твердотельные лазеры и другие.
Переход электрона из зоны проводимости в валентную зону называют процессом генерации носителей заряда (отрицательного - электрона, и положительного - дырки), обратный переход - процессом рекомбинации.
Зона проводимости — в зонной теории твёрдого тела первая из незаполненных электронами зон (диапазонов энергии, где могут находиться электроны) в полупроводниках и диэлектриках. Электроны из валентной зоны, преодолев запрещённую зону, при ненулевой температуре попадают в зону проводимости и начинают участвовать в проводимости, то есть перемещаться под действием электрического поля.
Валентная зона — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами.