Строение электронных зон. Проводники, диэлектрики и полупроводники


Изолированный атом имеет дискретный набор возможных уровней энергии электронов. При объединении большого числа атомов в кристалл каждый энергетический уровень расщепляется на множество подуровней, образуя энергетические зоны. Каждая энергетическая зона содержит определенное число энер­гетических уровней. В соответствии с принципом Паули на каждом уровне может разместиться не более двух электронов.

 
 

а б в

Рис. 1.25. Строение энергетических зон проводников (а), диэлектриков (б),

полупроводников (в)

Электроны,содержащиеся в твердом теле, заполняют по возможности наиболее низкие энергетические уровни. По характеру заполнения зон электронами все тела можно разде­лить на три большие группы.

К первой группе относятся тела, у которых верхняя энергетическая зона, заполнена лишь частично (рис. 1.25,а). Частично заполненная зона может образоваться вслед­ствие наложения заполненных зон на пустые или частично заполненные. Наличие зоны, заполненной лишь частично, присуще металлам.

К другим группам относятся тела, у которых над целиком заполнен­ными зонами располагаются пустые зоны (рис. 1.25,б), которые разделены запрещенной зоной Eg. Типичным примером таких тел являются химические элементы, расположенные в середине табли­цы Менделеева — углерод в модификации алмаза, кремний, герма­ний и серое олово. К этим же группам тел относятся многие химические соединения — окислы металлов, нитри­ды, карбиды, галогениды щелочных металлов и т. д.

В зависимости от ширины запрещенной зоны тела делят на группы. Ко второй группе, называемой диэлектриками, относят тела, имеющие широкую запрещенную зону. У типичных диэлектриков Eg > 3 эВ. Так, у алмаза Eg — 5,2 эВ; у нитрида бора Eg - 4,6 эВ.

К третьей группе относят тела, имеющие сравнительно узкую запрещенную зону (рис. 1.25,в). Это полупроводники. У типичных полупроводников Eg около 1 эВ. Так, у германия Eg = 0,65 эВ; у кремния Eg = 1,12 эВ; у арсенида галлия Eg = 1,43 эВ.

       
   

Электрические свойства этих групп тел, в частности удельная электропроводность ρ, различаются на много порядков.

 

 




Дата добавления: 2016-11-04; просмотров: 1681;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.006 сек.