Teoria pasmowa ciała stałego

Nasza ocena:

3
Pobrań: 98
Wyświetleń: 2534
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Teoria pasmowa ciała stałego - strona 1 Teoria pasmowa ciała stałego - strona 2 Teoria pasmowa ciała stałego - strona 3

Fragment notatki:


METALE i PÓŁPRZEWODNIKI O właściwościach elektrycznych metali decydują zdelokalizowane elektrony walencyjne s i p , a w przypadku metali przejściowych (tj. pierwiastków rodzin bloku d ) również elektrony d . W bardzo niskich temperaturach, zwykle rzędu kilku K, niektóre metale osiągają stan nadprzewodnictwa, gdyż ich oporność elektryczna skokowo maleje praktycznie do zera. Zachowanie się i właściwości fizyczne metali oraz innych ciał stałych o strukturze krystalicznej można wyjaśnić posługując się modelem pasmowym ciała stałego. Stan kwantowo-mechaniczny elektronów walencyjnych atomów w krystalicznej fazie stałej różni się zasadniczo w porównaniu z ich stanem w swobodnych izolowanych atomach. W izolowanym atomie orbitalom s , p i d odpowiadają określone poziomy energii. Jeśli pewna liczba atomów, np. dwa, trzy, .... , N , zbliży się do siebie na odległości porównywalne z ich wymiarami, to w wyniku dwu-, trzy-, ..... , N -krotnego rozszczepienia poziomów energetycznych odpowiednich orbitali pojawiają się pasma energetyczne o określonej szerokości (rys. 1 ). Rys. 1 . Rozszczepienie poziomów energetycznych poziom energetyczny nie rozszczepiony, poziom rozszczepiony w przypadku dwu atomów, poziom rozszczepiony w przypadku czterech atomów, to samo dla N atomó w W przypadku metali pasma energetyczne orbitali n s i n p w znacznym stopniu nakładają się na siebie tak, jak to pokazano na rys. 2 . Rys. 2 . Nakładanie się rozszczepionych poziomów energetycznych orbitali n s i n p Poziomy o najniższej energii obsadzo ne przez elektrony walencyjne N atomów metalu tworzą pasmo podstawowe (walencyjne), natomiast łatwo dostępne dla elektronów walencyjnych poziomy energetyczne w obsza rze nakładania się obydwu pasm tworzą pasmo przewodnictwa. W taki właśnie sposób nakładają się na siebie pasma energetyczne 2 s i 2 p berylu, którego swobodne izolowane atomy mają wypełniony orbital 2 s 2 (rys. 3 ). Dzięki temu elektrony walencyjne atomów berylu mają udostępnione poziomy energetyczne nieco wyżej położonego pasma 2 p i w ten sposób stają się swobodnymi elektronami przewodnictwa. Rys. 3 . Nakładanie się pasm 2 s i 2 p berylu W podobny sposób nakładają się na siebie poziomy energetyczne rozszczepionych orbitali n s i (n-1) d tworząc pasmo podstawowe (walencyjne) i pasmo przewodnictwa u metali przejściowych. U innych substancji krystalicznych rozszczepione poziomy energetyczne orbitali n

(…)

…) półprzewodnik domieszkowy typu p
W kryształach omówionych dotychczas półprzewodników istotną rolę odgrywa wiązanie kowalencyjne. Właściwości półprzewodnikowe wykazują również liczne związki chemiczne o charakterze jonowym, które formalnie powinny być dielektrykami (izolatorami). Przyczyną wystąpienia półprzewodnictwa u tych związków są bardzo niewielkie odchylenia od idealnej stechiometrii oraz wynikające stąd…
… różnica polega na tym, że najlepsze przewodnictwo mają metale w stanie czystym, natomiast różne domieszki zwiększają przewodnictwo półprzewodników. Rys. 7. Typy defektów sieci spowodowane domieszkowaniem
Jeżeli do macierzystego półprzewodnika, wprowadzi się domieszkę, której atomy mają więcej elektronów walencyjnych od atomów macierzystych, wówczas domieszka działa jak donor elektronów, łatwo oddawanych do pasma przewodnictwa. Uzyskuje się w ten sposób półprzewodnik typu n, zwany także półprzewodnikiem nadmiarowym. Przykładem półprzewodnika typu n jest german domieszkowany arsenem
Jeżeli do półprzewodnika wprowadzimy domieszkę, której atomy mają mniej elektronów walencyjnych od atomów macierzystych, to domieszka będzie działać jako akceptor elektronów pochodzących z pasma podstawowego, w którym pojawią…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz