рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Физика
/
Металлы, полупроводники и диэлектрики

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Металлы, полупроводники и диэлектрики

Металлы, полупроводники и диэлектрики - раздел Физика, КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Если Изолированные Атомы Сблизить До Расстояния L = 0,...

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.

Рис. 88.1

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. 88.2

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.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

ГЛАВА КВАНТОВАЯ ОПТИКА Тепловое излучение Тепловым излучением называют излучение... Фотон...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Металлы, полупроводники и диэлектрики

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Тепловое излучение
Тепловым излучением называют излучение электромагнитных волн за счет внутренней энергии. Если расход энергии на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к телу теплоты, то

Закон Кирхгофа
Спектральная плотность энергетической светимости rν и коэффициент поглощения aν непрозрачного тела взаимосвязаны. Рассмотрим т

Законы теплового излучения черного тела
Опыт показал, что зависимость от ν при некоторой температуре T черного

Формула Планка
Теоретические исследования зависимости от ν и T методами классической э

Фотоэффект
Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее. Затем осветим пластину ультрафиолетовым светом. Тогда, если пласти

Формула Эйнштейна для фотоэффекта
Экспериментально полученные законы фотоэффекта не могли быть объяснены с точки зрения электромагнитной теории света. Зато они легко интерпретировались с квантовой точки зрения. Расс

Эффект Комптона
В 1923 г. американский физик Комптон исследовал рассеяние рентгеновских лучей (длина волны которых λ не превышает 100 нм) «легкими» веществами (графит, парафин и т. д.). Анализ

Волны де Бройля
Рассмотрение многочисленных оптических явлений обнаруживает двоякую природу света. Такие явления, как интерференция и дифракция, свидетельствуют о том, что свет — это непрерывные эл

Волновая функция
Какова природа волн де Бройля? Это не электромагнитные волны. Электромагнитные волны представляют собой распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Распростр

Соотношение неопределенностей Гейзенберга
Естественно связать с движением микрочастицы, например, вдоль оси x, не непр

Уравнение Шредингера
Волновая функция является решени

Микрочастица в потенциальном ящике
Рассмотрим движение микрочастицы в потенциальном поле U(x) при условиях

Атом водорода
Атом водорода состоит из протона и электрона. Рассмотрим движение электрона в электростатическом поле протона (протон в атоме водорода считаем неподвижным). Потенциальная энергия эл

Излучение и поглощение света атомом водорода
Расчеты показывают, что вероятность P нахождения электрона с энергией En внутри атома водорода не зависит от времени и не изменяется с течением времени. Сле

Пространственное квантование
В §84 мы установили, что модуль орбитального момента импульса электрона в атоме явл

Принцип Паули
Мы установили, что состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным n (n = 1, 2, 3, …), орбитальным l

Электронно-дырочная проводимость полупроводников
Рассмотрим теперь более подробно поведение электронов в валентной зоне, в которой возникли свободные уровни вследствие перехода части электронов в зону проводимости (рис. 89.1).

Примесные полупроводники
В ряде случаев в проводники вводят примеси для придания им необходимых электрических свойств. Примесные атомы создают свои собственные энергетические уровни, получившие название при

P-n-переход
Полупроводники с примесной проводимостью нашли широкое применение в современной электронике. В качестве примера рассмотрим, как действует полупроводниковый диод или выпрями

Строение атомного ядра
Ядром называют центральную часть атома, в которой сосредоточены практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Ядра атомов состоят из элементарных час

Энергия связи ядра
Мы знаем, что в обычных условиях взаимодействие между заряженными элементарными частицами намного превышает их гравитационное притяжение. Поэтому одноименно заряженные протоны в ядр

Радиоактивность
Радиоактивностью называют превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 4
1. Закон Кирхгофа. 2. Законы теплового излучения черного тела. 3. Формула планка. 4. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.

Физические постоянные
Скорость света в вакууме ...........................................................................

Работа выхода электронов из металлов
Цинк..........................................4,2 эВ Калий.........................................2,2 эВ Платина......................................5,3 эВ

Десятичные и кратные приставки
пико п нано

Греческий алфавит
Α α — альфа Β β — бета Γ γ — гамма Δ δ — дельта Ε ε — эпси