To tylko jedna z 25 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
MATERIA SKONDENSOWANA
• Każdy pierwiastek bądź związek chemiczny w dostatecznie niskiej temperaturze tworzy ciało stałe - czyli taką postać, w której położenie atomów (cząstek) względem siebie pozostaje prawie stałe. Własnościami ciał w takim stanie zajmuje się fizyka ciała stałego albo inaczej: fizyka materii skondensowanej. • Aby materia mogła istnieć w takim właśnie stanie, między poszczególnymi jej cząsteczkami (atomami) muszą tworzyć się wiązania, podobnie jak to miało miejsce w przypadku tworzenia związku chemicznego.
• Wiele ciał stałych ma strukturę krystaliczną - układ atomów (cząsteczek) w takim ciele ma regularną strukturę. Te same mechanizmy, które wiążą atomy w cząsteczki mogą więc spowodować również wiązanie się atomów w (nieograniczone) okresowe struktury przestrzenne, które można traktować jako specyficzne supercząsteczki. RODZAJE WIĄZAŃ CZĄSTECZKOWYCH
• Między cząsteczkami kryształu ciała stałego mogą istnieć trzy rodzaje wiązań:
jonowe (mechanizm analogiczny jak w przypadku tworzenia cząsteczki związku chemicznego); przykład: ;
kowalencyjne (jak wyżej); przykład: diament (węgiel!);
metaliczne - specjalny rodzaj wiązań, charakterystyczny dla metali - czyli pierwiastków, które posiadają słabo związane z resztą struktury atomu tzw. elektrony walencyjne (na najwyższej powłoce); funkcje falowe takich elektronów są bardzo rozciągłe („rozmyte” prawdopodobieństwo) a fakt, że elektron taki znajdzie się dość blisko sąsiedniego rdzenia atomowego powoduje jeszcze większe „rozciągnięcie” funkcji falowej. Prowadzi to do „rozprzestrzeniania” się funkcji falowej na cały kryształ - taki elektron jest właściwie niezwiązany z żadnym konkretnym rdzeniem atomowym i może być traktowany jako swobodny (elektron przewodnictwa). RODZAJE WIĄZAŃ CZĄSTECZKOWYCH - c.d.
• W typowych metalach mamy do czynienia z elektronami swobodnymi już w przypadku ich podstawowego stanu energetycznego. W półprzewodnikach elektrony walencyjne są w podstawowym stanie energetycznym „poniżej” poziomu dającego im tę swobodę - dopiero dostarczenie im pewnej energii (wzbudzenie) umożliwia przejście w stan swobodny (rozmycie funkcji falowej). Tym niemniej nawet w stanie podstawowym istnieje pewna liczba „uwspólnionych” elektronów swobodnych, które umożliwiają takim pierwiastkom (związkom chemicznym) tworzenie wiązań metalicznych.
• Teoria kwantowa wyjaśnia więc fakt istnienia dobrych przewodników - metali (mają swobodne elektrony przewodnictwa o rozmytej funkcji falowej), gorzej przewodzących półprzewodników
(…)
… (energią) Fermiego (ściślej: jest to najwyższy obsadzony stan w temperaturze zera bezwzględnego, gdy elektrony obsadzają stany energetyczne od najniższego do tego poziomu; w temperaturze różnej od 0 K określa się energię Fermiego jako stan „najbardziej prawdopodobnie obsadzony”, czyli odpowiadający środkowi rozkładu gęstości prawdopodobieństwa).
ENERGIA FERMIEGO
• Można pokazać, że poziom Fermiego zależy…
… jedynie od temperatury:
• „Wewnętrznym” źródłem niedoskonałości sieci krystalicznej metalu jest ruch drgający atomów w temperaturach wyższych od 0 K. Średnia droga swobodna maleje wraz ze wzrostem temperatury a opór „czystego” metalu wzrasta. • W idealnie „czystym” metalu (bez domieszek, defektów sieci) opór maleje do zera w temperaturze zera bezwzględnego (0 K). • Tego zjawiska nie należy mylić z innym…
… TEORIA CIAŁ STAŁYCH
• Opisując zachowanie elektronów w „studni” potencjału braliśmy pod uwagę pojedyncze atomy. Efektem były dyskretne poziomy energetyczne (w przypadku studni idealnie prostokątnej - równoodległe).
• Rozpatrując układ atomów w ciele stałym należy jednak uwzględnić obecność sąsiednich „studni” - między tymi studniami tworzą się bariery potencjałów o skończonej wysokości, co umożliwia…
…, jeżeli oświetlimy złącze takiego układu. Fotoprąd będzie proporcjonalny do szybkości padania fotonów na taką fotokomórkę (czyli natężenia oświetlenia). Inna nazwa fotokomórki to fotodioda.
ZASTOSOWANIE ZŁĄCZA p-n - c.d.
• Diody emitujące światło (LED) to małe diody złączowe (układy ) zasilane napięciem w kierunku przewodzenia na tyle dużym, że elektrony przewodnictwa w trakcie zderzeń wytwarzają kolejne pary…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)