Bərk band nəzəriyyəsi. Butaforiya üçün Quantum Mechanics

Bu yazı nə bərk band nəzəriyyəsi izah edir. Göstərilən bu nümayəndəlik edir səbəbi nə məsələnin strukturu. dielektriklər və yarımkeçiricilər müxtəlif metallar nəticələri.

Rosette və Button

Bir gün biz müxtəlif düymələri neçə dəfə basın olacaq? hətta saymaq bilməz gəlmək fikir heç bir - ki, fəaliyyət belə tanış olmuşdur. Və insan bütün bu yalnız metallar elektrik cari balans necə asan sayəsində mümkün olduğunu hesab etmir. smartfonlar tədbirlər qeyd etmək deyil, qazan qaynatmaq, işıq yandırmaq paltaryuyan maşın run dövrə başa çatdırmaq və dirijorların elektron əvəzinə insanların işləməyə imkan deməkdir. keçiricilik dəsti kimi hadisələrin izahı. Ən bariz, bəlkə də, bərk band nəzəriyyə deyil.

Atom və kettles

yüksək məktəb idi hər kəs bir fikir var atom quruluşu. bir müsbət yüklü ağır nüvə (proton və neytronların ibarətdir) ətrafında Xatırladaq ağciyərlərə kiçik elektron qayıt. sayı mənfi hissəciklər dəqiq müsbət sayı bərabərdir. üçün buruq oxuculara, üslubunda izah deyil "butaforiya üçün Kvant mexanikası". Bu bir kimyəvi element əsas ətrafında dönüşümlü bilər olan hər elektron orbit ciddi məhduddur. Öz növbəsində, hər növ unikal model belə orbitləri atomu. Bu, elm natrium olan selenium və arsen olan bor ayırmaq spectroscopists edildi. Lakin təbiətdə saf maddələrin əlavə, müxtəlif birləşmələri sonsuz sayda var. Kvant mexanikası (butaforiya üçün, yadda olmalıdır oxucu) kompleks birləşmələri orbitləri kəsişmək ki, bir keçid yaratmaq, uzanırdı, çevirmək, birləşməsi müdafiə edir. Onların keyfiyyət növündən asılıdır: covalent və ion güclü hidrogen, məsələn, zəifdir.

kristal quruluşu

bərk bədən daha çətindir. bərk band nəzəriyyəsi istifadə edir modeli üçün, adətən mükəmməl kristal almaq. Bu sonsuz və günah olmadan o deməkdir ki, - öz yerində hər atom ümumi ödəniş sıfır. Kernel tarazlıq xüsusi mövqe ətrafında tərəddüd, lakin elektron ümumi demək olar. "Asan" bir atom öz qonşu mənfi hissəciklər hədiyyə necə asılı olaraq, bu dielektriklərin və ya metallar bulud rigidly əvvəldən müəyyən elektron quruluşu əldə edilir. Mən nəzərə alaraq zaman bədən sıfır Kelvin da o deməkdir ki, bütün elektron onlara enerji minimum məbləği tutur güman ki, əlavə etmək lazımdır. yüksək temperaturda, rəqs amplituda nuclei və elektron güclü və beləliklə, sonuncu ali işğal edə bilərlər enerji səviyyəsi. Mənfi hissəciklər paylanması daha çox "boş" olur. Belə temperatur qədər əhəmiyyətli deyil kimi bəzi problemlər, bu vacibdir, lakin bu fenomen təsvir etmək.

Pauli prinsipi və loader

bərk band nəzəriyyəsinin anlayış nə Pauli prinsipi xatırlamaq yalnız yaxşı əldə edilə bilər. şəkər bag, sonra bu çanta bir çox varsa, şərti loader onlar bir-birinə tətbiq edəcək - biz elektronlar ki, təsəvvür edin. Hər bir "bag" məkanında öz yerini tutur. elektronların, bu bir dövlət yalnız bir bir sistem ola bilər deməkdir. Bu Pauli istisna prinsipidir. Biz nəzərə ideal şərait sıfır Kelvin temperatur, və sonsuz kristal yəni unutmayın. bütün sistem temperatur, eyni şəraitdə olan mexaniki stress, qüsurları bütövlükdə hər yerində eynidir.

Elektron kristallarının zone

kristal, atomların bir növü bir plüralizmi. maddə bir mole bir on iyirmi üçüncü dərəcə elementləri təşkil edir. Neçə moles kiloqramdır, məsələn, duz? Belə ki, hətta ən kiçik kristal unimaginably çox atomu ehtiva demək olar. Hər bir kimyəvi element elektron orbitləri öz model var və onlar bir bədən bir neçə əgər nə? Bütün sonra, Pauli istisna prinsipinə görə, onlar müxtəlif dövlətlərin işğal etməlidir. bərk Band nəzəriyyəsi Aşağıdakı yol təqdim edir - elektron orbitləri müxtəlif enerji olur. Onların arasında fərq, onlar bərk ki, kiçik davamlı zona yaratmaq üçün çox sıx bir-birinə meyl. Belə ki, atom elektron hər səviyyədə toplu kristal zonasına çevrilir. bərk band nəzəriyyəsinin elementləri izolyatorlar və dirijorların arasında fərqi izah kömək edə bilər.

zonasında Electronic

Biz artıq bir atom eyni orbit, kristal formalaşması işğal elektronların, bir çox nə baş müzakirə etdik. Lakin zona daxili davranış biz unlit tərk qədər. Bu metal və qeyri-metalların arasında fərq müəyyən çünki bu artıq əhəmiyyətli paylaş. Artıq yuxarıda qeyd edildiyi kimi, bərk band nəzəriyyəsi fərdi atomları qrup daxilində enerji səviyyəsi müxtəlif orbitləri demək olar ki, davamlı spektri yaratmaq ki, az fərqlənir göstərir. Belə ki, elektron arasında potensial maneə aradan qaldırmaq üçün çətin deyil - bu da istilik kifayətdir üçün, sərbəst onları hərəkət edir. Lakin, icazə qrupun hər öz məhdudiyyətlər var. daha yüksək və ya aşağı enerji səviyyəsi həmişə var.

Valence qadağan, keçiricilik

Bu zonaları arasında elektron ola bilər olan heç bir səviyyədə var enerji sahəsi var. qrafik, bir ağ boşluq kimi görünür. Və o band boşluğu çağırıb. Bu maneə elektron yalnız qaxac aradan qaldırmaq üçün. Belə ki, o, bu enerji üçün uyğun almalıdır. atomların bu növü üçün elektronların olduğunu icazə böyük enerji ilə zona valence band adlanır və onu aşağıdakı - keçiricilik.

Metal dielektrik

bərk keçirilməsi band nəzəriyyəsi keçirilməsi band elektronların olması və ya olmaması bu cari maddə axır necə asanlıqla göstərir ki, saxlayır. Belə ki, müxtəlif metallar və dielektriklər. valence ilə üst-üstə düşür-ci ildən keçmiş halda, keçirilməsi band artıq elektron var. A vasitə mənfi hissəciklər hər hansı əlavə enerji daxil olmadan, elektromaqnit sahəsinin təsiri altında hərəkət etmək pulsuzdur. Buna görə də, metallar elektrik cari əslində, belə ki, asan görünür - dərhal tezliklə sahəsində. Və eyni səbəbdən, tel polad, mis, alüminium edilir.

Materials olan valence və keçirilməsi lentlər enerji deyilən dielektriklər ayrılmış. Bu elektron icazə aşağı səviyyədə tələyə olunur. Band boşluğu onlar sərbəst ətrafında hərəkət edə bilər ki, səviyyəsi mənfi hissəciklər ayırır. Və elektronların məlumat olmalıdır enerji, onu aradan qaldırmaq maddi məhv etmək. Və ya tanınmaz onun xassələri dəyişir. Buna görə də, plastik paketi teller əriyir və yanıqlar, lakin elektrik aparmaq deyil.

yarımkeçiricilər

Amma bir bandgap var materialların aralıq sinif, lakin elektrik cərəyanına aparılması müəyyən şərtlər altında bilən. Onlar deyilir - yarımkeçiricilər. dielektrik kimi, onlar keçirilməsi və valence arasında enerji boşluğu var. Lakin, bəzi səy ilə daha az və aradan qaldırmaq deyil. Klassik yarımkeçirici (- Silisium latınca) silikon edir. məşhur Silicon Valley bu maddənin kristallarının istifadə əsasında texnologiyaları elektron cihazlar yaratmaq məşhurdur.