Билет 21.

Основные понятия статистики электронов. Принцип запрета Паули, распределение Ферми – Дирака, уровень Ферми, Принцип распределения Ферми Дирака- Дирака и энергия ферми при нулевой температуре

При́нцип Па́ули (принцип запрета)  - на энергетических уровнях не могут находится более двух электронов при чем они должны отличатся спиновым квантовым числом точнее направлением спиновых чисел .

Функция распределения Ферми-Дирака

Уровень Ферми в полупроводниках различных типов проводимости Следует заметить, что в любом полупроводнике при стремлении температуры к абсолютному нулю уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны.

, при Т = 0К

Е_ф – максимальная энергия электрона при 0К

Е<E_ф - уровни заполненны полностью

Е>Е_ф - уровни свободны

Билет 22.

Расчет энергии Ферми в металле при T=0 K, численная оценка энергии Ферми для типичного металла, скорость Ферми, температура Ферми

Энергия Ферми - максимальная энергия фермиона в основном состоянии при абсолютном нуле температур.

Фермионы — частицы с полуцелым спином, обычно ½.

Частицы с энергией, равной энергии Ферми, двигаются со скоростью, называемой скоростью Фе́рми.

Билет 23.

Энергетические уровни в атоме, Расщипление энергетических уровней при сближении атомов. Образование энергетических зон в кристалле.

Энергетический уровень — собственные значения энергии квантовых систем, то есть систем, состоящих из микрочастиц (электронов, протонов и других элементарных частиц) и подчиняющихся законам квантовой механики. Каждый уровень характеризуется определённым состоянием системы, или подмножеством таковых в случае вырождения.

Энергетические уровни расположены настолько близко, что можно считать, что она расположены квазинеприрывно. Энергетические уровни смещаются, расщепляются, расширяются в зоны.

Каждому энергетическому уровню изолированного атома в кристалле соответствует зона размеренных энергий.

Билет 24.

Основные положения зонной теории. Энергетические зоны, энергетическая цель, заполнение зон электронами в металлах и диэлектриках. Отличия полупроводников от диэлектриков, отличие полупроводников от металлов.

Энергетические зоны. Одинаковые атомы, бесконечно удаленные друг от друга, имеют одинаковые энергетические уровни. Если эти атомы постепенно сближать, то их электронные облака перекрываются. Энергетические уровни такой системы связанных общими электронами атомов расщепляются. Возникают энергетические полосы или зоны.

У металлов валентная зона заполнена неполностью, а у полупроводников и диэлектриков полностью. Различие между полупроводниками и диэлектриками определяется шириной запретной зоны.

Билет 25.

Эффективная масса электрона в кристаллической решетке

Эффективная масса — термин физики твёрдого тела, характеризующий сложную природу эффективной массы квазичастицы (электрона, дырки) в твёрдом теле. 

Природа эффективной массы иллюстрирует тот факт, что в кристаллической решётке электрон движется не как частица с массой покоя, а как квазичастица, у которой масса зависит от направления движения относительно кристаллографических осей кристалла. Эффективная масса электрона позволяет использовать уравнение динамики без учета воздействия тела кристаллической решетки на электрон.