Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
konspekt_lektsy_po_FKhTT.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
4.08 Mб
Скачать

Заполнение зон электронами. Металлы, диэлектрики, полупроводники

Варианты заполнения зон электронами:

1. Если предположить, что последняя зона, в которой есть электроны, заполнена частично, то она будет считаться валентной, а электроны – валентными.

При действии внешнего электрического поля, электроны занимающие уровни вблизи границы заполнения, будут ускоряться и переходить на более высокие свободные уровни той же зоны. В кристалле потечет ток. Кристаллы с частично заполненной валентной зоной хорошо проводят электрический ток, т.е. являются металлами. Все сказанное относится к температуре 0 К. как типичный пример может выступать натрий.

2. Если валентная зона заполнена полностью и отделена от следующей за ней свободной зоны широкой (2-3 эВ) запрещенной зоной не занятой электронами. Если к такому кристаллу приложить внешнее электрическое поле, то электроны будут переходить на уровни свободной зоны и возникнет ток. Данный кристалл также является металлом. Типичный пример – магний.

3. Если валентная зона заполнена полностью и отделена от следующей за ней свободной зоны широкой (2-3 эВ) запрещенной зоной (энергетической щелью). В кристалле с зонной структурой внешнее поле не может создать электрического тока, т.к. электроны в запрещенной зоне не могут изменить своей энергии. Вещество представляет собой диэлектрик. Пример – NaCl.

Если ширина запрещенной зоны  2-3 эВ, то кристалл полупроводник. В проводниках, за счет энергии kBT заметное число электронов оказывается переброшенным в свободную зону – называемую зоной проводимости. При очень низких температурах полупроводник становится диэлектриком.

Между металлами и диэлектриками существует принципиальное различие, а между диэлектриками и полупроводниками – только косвенные.

Заполнение зон электронами в металлах, диэлектриках и полупроводниках схематически показано на рисунке.

Заполнение зон электронами.

Ev – граница валентной зоны

Ec – граница зоны проводимости

Eg – ширина запрещенной зоны

Ширина запрещенной зоны

кристалл

Eэ, эВ

C (алмаз)

5,2

BN

4?6

Al2O3

7,0

Si

1,08

Ge

0,66

GaAs

1,43

InSb

0,17

Характер заполнения энергетических зон зависит и от структуры кристалла. Углерод в структуре алмаза – диэлектрик, а в структуре графита – металл.

Физические свойства кристаллов и методвы их определения Электрические свойства тел. Основные свойства металлов. Электропроводность.

Металлы обладают высокой электропроводностью. В таблице приведены значения электропроводности для двух температур. При температуре ближе к комнатной, электропроводность большинства металлов находится в пределах 104 - 106 Ом-1см-1

металл

Электропроводность, Ом-1см-1

T= 77 K

T = 273 K

Li

9,61105

1,17105

Na

1,25106

2,38105

K

7,25105

1,64105

Rb

4,55105

9,10104

Cs

2,22105

5,31104

Cu

5,0106

6,41105

Ag

3,33106

6,62105

Au

2,0106

4,90105

Nb

3,33105

6,58104

Fe

1,52106

1,12105

Zn

9,09105

1,82105

Cd

6,25105

1,47105

Al

3,33106

4,08105

Pb

2,12105

5,26104

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]