Толтырылған валенттік зона

4.2-сурет

Бірінші жағдайда электрондар валенттік зонаны толық толтырмайды. Сондықтан жоғарғы деңгейлерде болатын электрондарды онан да жоғары деңгейлерге көшіру үшін осы электрондарға тіпті азғантай энергия ( эВ) берсек те жеткілікті болады. Жылулық қозғалысының энергиясының (кТ) шамасы 1⁰К кезінде шамамен 10^-4 эВ (бөлме температурасы кезінде ) болады. Демек, 0⁰ К өзгеше температура кезінде электрондардың бір бөлігі өте жоғары деңгейлерге көшіріледі. Электрондар электр өрістерімен үдетіліп, өрістің бағытына қарама – қарсы бағытта қосымша жылдамдыққа ие бола алады. Сонымен, энергетикалық деңгейлердің осыған ұқсас схемасы бар кристалдар металл болып табылады.

Валенттік зонаның біртіндеп толығуы өтетіндіктен, металл жағдайында бұл зонаны өткізгіштік зонасы деп те атайды. Екінші және үшінші жағдайларда валенттік зонаның деңгейлеріне түгелдей электрондар орналасқан, зона толған. Электрон энергиясын арттыру үшін, оған тыйым салған зонаның енінен кем емес энергия мәнін беру қажет. Шамасы, аз өріс электронға мұндай энергия бере алмайды. Осындай жағдайда кристалдың электрлік қасиеті тыйым салынған зонаның енімен анықталады. Егер үлкен болмаса, (шамамен бірнеше электронвольт) онда жылулық қозғалысының энергиясы электрондардың бір бөлігін жоғарғы бос зонаға көшіруге жеткілікті болады. Бұл электрондар металдағы валенттік электрондар сияқты жағдайларда болады. Олар үшін бос зона өткізгіштік зонасы болады. Мұнымен қатар валенттік зона электрондарының оның бос қалған жоғарғы деңгейіне көшуіне мүмкіндік туады. Мұндай зат жартылай өткізгіш деп аталады.

Егер тыйым салынған зонаның ені үлкен болса, (шамамен бірнеше электронвольт), онда жылулық қозғалысы бос зонаға электрондардың елерліктей санын жеткізе алмайды. Бұл жағдайларда кристалдар изолятор болып шығады.

Сөйтіп, кванттық теория жақсы өткізгіштердің (металдардың), шала өткізгіштердің және изоляторлардың бар екендігін бірыңғай көзқараспен түсіндіреді.

4. 
   
   
   жүктеу/скачать 1,99 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: