4.Деление веществ на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения Зонной теории.

Наивысшая из разрешенных энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами, называется валентной, следующая за ней — зоной проводимости. В проводниках зоной проводимости называется наивысшая разрешенная зона, в которой находятся электроны при температуре 0 К. Именно по принципу взаимного расположения этих зон все твердые вещества и делят на три большие группы (см. рис.):

• проводники — материалы, у которых зона проводимости и валентная зона перекрываются (нет энергетического зазора), образуя одну зону, называемую зоной проводимости (таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию);

• диэлектрики — материалы, у которых зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3 эВ (для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят);

• полупроводники — материалы, у которых зоны не перекрываются и расстояние между ними (ширина запрещенной зоны) лежит в интервале 0,1–3 эВ (для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые полупроводники слабо пропускают ток).

Зонная теория имеет границы применимости, которые исходят из трех основных предположений: а) потенциал кристаллической решетки строго периодичен; б) взаимодействие между свободными электронами может быть сведено к одноэлектронному самосогласованному потенциалу (а оставшаяся часть рассмотрена методом теории возмущений); в) взаимодействие с фононами слабое (и может быть рассмотрено по теории возмущений).

Сущность зонной теории проводимости заключается в следующем:

1). При объединении атомов в кристалл твердого тела возникают энергетические зоны.

2). Ширина запрещенных зон и характер заполнения электронами разрешенных зон обуславливают электрические свойства твердого тела – оно может быть или металлом, или полупроводником, или диэлектриком.

5.Проводники в электрическом поле. Электрический экран. Электрическая емкость конденсатора.

Вещество или материальное тело, в котором имеются заряды, способные переносить электрический ток, называется проводником.

Если проводник находится во внешнем поле, то в нем происходит перераспределение зарядов так, чтобы поле внутри проводника оставалось равным 0, а поверхность проводника была эквипотенциальной.

Электрическая ёмкость – способность проводника накапливать электрические заряды. Чем больше заряд вмещает проводник при данной разности потенциалов, тем больше ёмкость.

C – Электрическая емкость

Конденсатор – устройство, для накопления электрических зарядов, величина которых определяется по формуле:

• C – электрическая ёмкость

• ε – диэлектрическая проницаемость

• S – площадь пластин

• d – расстояние между пластинами

• n – число пластин

Электрическое экранирование

Экранированием называется локализация электромагнитного поля в определенном пространстве путем ограничения его распространения всеми возможными способами.

Э лектромагнитный экран – конструкция, предназначенная для ослабления электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников.

Классификация экранов:

• С внутренним возбуждением электромагнитного поля – локализация источник помех ;

• Экраны внешнего электромагнитного поля – во внутренней полости, которых помещаются чувствительные к этим полям устройства для защиты от воздействия внешних помех.