To tylko jedna z 2 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Pasma energetyczne W odróżnieniu od atomów (i cząsteczek) gdzie ruch elektronów jest ograniczony do małego obszaru przestrzeni, w ciałach stałych elektrony walencyjne mogą się poruszać w całej objętości ciała przechodząc od atomu do atomu. Ruch elektronów w kryształach jest więc czymś pośrednim pomiędzy ruchem wewnątrzatomowym a ruchem swobodnych elektronów w próżni. • Energia elektronu w atomie może przyjmować tylko określone wartości tworząc zbiór dyskretnych poziomów energetycznych . • Elektron swobodny może poruszać się z dowolną energią, mamy więc do czynienia z ciągłym przedziałem energii od zera do nieskończoności. W kryształach mamy sytuacje pośrednią. Gdy duża liczba atomów jest zbliżana do siebie następuje poszerzenie atomowych poziomów energetycznych tworzą się tzw. pasma energetyczne tak jak pokazano na rysunku poniżej. r0 - odległość międzyatomowa w krysztale. Silnie związane elektrony wewnętrzne w atomie pozostają zlokalizowane w atomach. Elektronom tym odpowiadają najniższe dyskretne (atomowe) poziomy energii. Energie elektronów walencyjnych układają się w przedziały - pasma. Pasma są tym szersze im słabsza więź elektronów z jądrami atomowymi (czyli im bardziej przypominają elektrony swobodne). Pasma energetyczne są oddzielone obszarami wzbronionymi czyli przedziałami energii nie dostępnych dla elektronów. Pasmowa struktura widma energetycznego elektronów pozwoliła wyjaśnić wiele podstawowych właściwości ciał stałych. Przede wszystkim pozwoliła wytłumaczyć dlaczego, mimo że odległości międzyatomowe i energie oddziaływań w metalach, półprzewodnikach i dielektrykach są tego samego rzędu to oporność elektryczna tych substancji różni się o 25 rzędów wielkości: od około 10-6 w metalach do 1019 Ωcm w dielektrykach. • Jeżeli pasmo jest puste to nie może wnosić wkładu do przewodnictwa (nie ma elektronów o energiach w takim przedziale). • Także pasmo całkowicie zapełnione nie bierze udziału w przewodnictwie. Jeżeli przykładamy napięcie (aby popłynął prąd) to w polu elektrycznym elektrony będą przyspieszane, a to oznacza wzrost ich energii. Ale ten proces jest niemożliwy bo nie ma wolnych (nie obsadzonych) energii w paśmie. r E n e rg ia e le kt ro n u r 0 • Takich ruch elektronów jest możliwy dopiero w paśmie częściowo wypełnionym czyli takim, w którym są nie obsadzone stany energetyczne. Substancje o częściowo wypełnionych pasmach są więc metalami a substancje, w których występują tylko całkowicie zapełnione lub puste stany energetyczne są dielektrykami lub
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)