Қатты дененің зондық теориясы – қатты денедегі электрондар
қозғалысының кванттық-механикалық теориясы.
Кванттық механикаға сәйкес еркін электрондар кез келген энергияны
иемденеді – олардың энергетикалық спектрі үздіксіз. Ал атомдағы электрондар
энергияның белгілі бір дискретті мәндеріне ие. Қатты денеде электрондардың
энергетикалық спектрі өзгеше, ол
тиым салынған энергетикалық зона деп
аталатын тиым салынған энергия мәндерімен бөлінген жекеленген тиым
салынбаған энергетикалық деңгейлерден тұрады.
Тиым салынған энергетикалық зонада электрондар болмайды.
7.2. Металдар, диэлектриктер және жартылай өткізгіштер Қатты дененің зондық теориясында қатты дене түрлерінің электрлік
қасиеттері 1)
тиым салынған энергетикалық зонаның енімен және
2)
рұқсат етілген энергетикалық зонаның түрліше толтырылуымен түсіндіріледі.
Толығымен электрондармен толтырылған зона
валенттік зона деп аталады.
Электрондармен жартылай толтырылған немесе бос зона
өткізгіштік зонасы деп аталады.
Металдар. а) Егер электроннан тұратын зонаның ең жоғарғы бөлігі толтырылған болса,
онда электрондардың жылулық қозғалысының энергиясы (
kT ~10
−
4
эВ
)
электрондардың зонадағы бос деңгейлерге
өтуіне жеткілікті және металдың
өткізгіштігін қамтамасыз етеді.
б) Егер валенттік зона бос зонамен
жабылатын болса, онда метал типті
өткізгіштікті қамтамасыз ететін, валентті
электрондармен жартылай толтырылған
гибридті зона пайда болады.
Диэлектриктер және жартылай өткізгіштер. Диэлектрик жағдайында (
в -сурет) тиым салынған зонаның ені
ΔЕ бірнеше эВ; жылулық қозғалыс
электрондарды валенттік зонадан
өткізгіштік зонаға жеткізе алмайды.
Жартылай өткізгіш жағдайында (
г -
сурет) тиым салынған зонаның ені
ΔЕ ~1 эВ
, сондықтан электрондарды
валенттік зонадан өткізгіштік зонаға
жеткізу жылулық қозу есебінен немесе
электрондарға
ΔЕ энергия беруге
қабілетті сыртқы ток көзінен болуы
мүмкін.
26
