Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории

Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения истолковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон и, во-вторых, шириной запрещенных зон.

Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне определяется заполнением соответствующих атомных уровней. Если при этом какой-то энергетичес­кий уровень полностью заполнен, то образующаяся энергетическая зона также запол­нена целиком. В общем случае можно говорить о валентной зоне, которая полностью заполнена электронами и образована из энергетических уровней внутренних электро­нов свободных атомов, и о зоне проводимости (свободной зоне), которая либо частично заполнена электронами, либо свободна и образована из энергетических уровней внеш­них «коллективизированных» электронов изолированных атомов.

а)  

б)

в) 

г)

Рис. 17.2

В зависимости от степени заполнения зон электронами и ширины запрещенной зоны возможны четыре случая, изображенные на рис. 17.2. На рис. 17.2,а самая верхняя зона, содержащая электроны, заполнена лишь частично, т. е. в ней имеются вакантные уровни. В данном случае электрон, получив сколь угодно малую энергетическую «добавку» (например, за счет теплового движения или электрического поля), сможет перейти на более высокий энергетический уровень той же зоны, т. е. стать свободным и участвовать в проводимости. Внутризонный переход вполне возможен, так как, например, при 1 К энергия теплового движения  эВ, т. е. гораздо больше разности энергий между соседними уровнями зоны (примерно 10-22 эВ). Таким об­разом, если в твердом теле имеется зона, лишь частично заполненная электронами, то это тело всегда будет проводником электрического тока. Именно это свойственно металлам.

Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения истолковать существова­ние металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон и, во-вторых, шириной запрещенных зон.

Твердое тело является проводником электрического тока и в том случае, когда валентная зона перекрывается свободной зоной, что в конечном счете приводит к не полностью заполненной зоне

Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. Фото­проводимость полупроводников.

Полупроводники — кристаллические вещества, ко­торые при абсолютном нуле температуры имеют проводимость, равную нулю. Валентная зона полностью заполнена электронами, а ширина запрещенной зоны невелика

Собственная проводимость полупроводников

Концентрация дырок в валентной зоне

Одним из наиболее широко распространенных полупроводниковых элементов является германий, имеющий решетку типа алмаза, в которой каждый атом связан ковалентными связями с четырьмя ближайшими соседями

Примесная проводимость полупроводников

Полупроводники такого типа называются электронными (или полупроводниками n-типа)

Атомы примесей в этом случае называют атомами-акцепторами.

Фотопроводимость полупроводников — увеличение электропроводности полупроводников под действием электромагнитного излучения — может быть связана со свойствами как основного вещества, так и содержащихся в нем примесей.

Контакт двух металлов по зонной теории. Термоэлектрические явления и их применения.

Вольта экспериментально установил два закона: Контактная разность потенциалов зависит лишь от химического состава и температуры соприкасающихся металлов. Контактная разность потенциалов последовательно соединенных различных роводников, находящихся при одинаковой температуре, не зависит от химического остава промежуточных проводников и равна контактной разности потенциалов, возикающей при непосредственном соединении крайних проводников.

Термоэлектрические явления — физические явления, обусловленные существованием взаимосвязи ме­жду тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках.

Эффект Пелътье — выделение или поглощение тепла на контакте двух разнородных проводников при прохождении через него электрического тока.

Контакт электронного и дырочного полупроводников (р-n переход). Полупроводниковые диоды

В n-полупроводнике из-за ухода электронов вблизи границы остается нескомпенсированный положительный объемный заряд неподвижных ионизованных донорных атомов.

Представлена вольт-амперная характеристика -перехода. Как уже указывалось, при пропускном (прямом) напряжении внешнее электрическое поле способствует движению основных носителей тока к границе -перехода

На сайте www.boompsex.com порно с беременными.
Высшая математика Лекции, конспекты, курсовые, примеры решения задач