Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
treatise13466
| 1.2-сурет. Қатты денелердегі энергетикалық аумақтар
Электр өткізгіштіктің өлшемі кристалдық тордың мүлтіксіздігі – құрылымдық ақаулармен фонондардағы тасымалдаушылардың шашырауына күшті тәуелді. Шашыраудың нәтижесінде заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығы, жылдамдығы, еркін жүру ұзындығы азаяды. Оңашаланған атомның электрондары қатаң анықталынған энергияның дискретті мәндеріне ие болады. Қатты денелердегі атомдардың жақындауы әсерлесуінен атом деңгейлерінің энергетикалық аумақтардағы олардың бірігуі өтеді (1.2-сурет). Заряд тасымалдаушылар қатысуы мүмкін болатын энергетикалық аумақтар рұқсат етілген аумақ деп аталынады. Заряд тасымалдаушылар қатыса алмайтын энергия бойынша деңгейлер – тыйым салынған аумақ деп аталынады. n атомдардан тұратын қатты дененің құрылуы кезінде атомдардың дискретті деңгейлері рұқсат етілген энергия аумақтарына тармақталады және олар өзара аумақтар аралық тыйым салынған энергия аумақтарына бөлінеді. Атомның дискретті дейгелеріндегі электрондардың максимальді мәні мынаған тең:
Металдарда энергия бойынша ең жоғары аумағында энергетикалық күйі бойынша рұқсат етілген, толықтырылмаған бөлігінен ажыратып тұрады. Валентттік электрондар деңгейінің тармақталуы n бойынша түзілетін энергетикалық аумақ валенттік аумақ деп аталынады. Осыдан кейінгі энергия бойынша рұқсат етілген аумақ - өткізгіштік аумақ Ес деп аталынады. Осы екі аумақтың арасында тыйым салынған аумағы Еg орналасқан. Егер электрон тыйым салынған аумақ енінен үлкен энергияға ие болса, ол валентті аумақтан өткізгіштік аумағына өтеді және электр өткізгіштікке қатыса алады. Қатты дененің аумақтық теория бойынша металдардың бейметалдардан айырмашылығы жоғары (ең соңғы) энергетикалық аумақтың толтырылуымен сипатталады. Металдардың ең маңызды ерекшелігі олардағы электрондардан құралған ең жоғарғы энергетикалық аумақ (өткізгіштік аумағы) бос деңгейлерге ие болу болып табылады. Диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерде төменгі температуралар кезінде (0К-ге жақын) толығымен электрондармен толтырылған жоғары энергетикалық аумақ (валенттік аумақ) келесі – бос рұқсат етілген аумақпен (өткізгіштік аумақ) тыйым салынған аймақ Еg тыйым салынған аумақпен бөлінеді (ажыратылады), мұнда электрондардың энергетикалық деңгейлері болмайды. Аумақтық теория көзқарасынан жартылай өткізгіштер мен диэлектриктер арасында айырмашылық шартты: диэлектриктер мен жартылай өткізгіштердегі валенттік аумақ пен өткізгіштік аумақты бөліп тұратын Еg мәні мынаған тең: Еg(ж.ө.) = ≤ 2 эВ, (1.13) Еg(диэл.) = ≥ 2 эВ Сондай-ақ саңылаусыз жартылай өткізгіштер де бар, оларда Еg =0, мысалы, HgTe және HgSe. Жартылай өткізгіштердегі валенттік электрондармен құрылған зонаны валенттік аумақ деп атайды (ол 0К кезінде толығымен толтырылған). Валенттік аумақ төбесін деп белгілейді. Т=0К кезіндегі тыйым салынған аумақтан кейінгі бос аумақ өткізгіштік аумақ деп аталады. Өткізгіштік аумақ түбін деп белгілейді (ең төменгі энергия). Аумақтық модель бойынша диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерде айырмашылық болмайды. Практикалық түрде көптеген жартылай өткізгіштердің ең төменгі температураларда (0К-ге жақын) өздерін диэлектриктер секілді көрсетеді, ал көптеген диэлектриктер жоғары температуралар кезінде жартылай өткізгіштер болып келеді. Аумақтық теорияға сәйкес қатты денелердегі өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер деп бөлінеді. жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|