Teoria pasmowa ciała stałego

   TEORIA PASMOWA CIAŁA STAŁEGO Teoria pasmowa ciała stałego jest naturalną konsekwencją kwantowego modelu budowy  atomu. Jak wiadomo w modelu tym stany elektronów w atomie nie są dowolne, lecz  określone są przez tzw kwantowe reguły wyboru. Jedną z konsekwencji tej teorii jest to, że  jeden poziom energetyczny mogą zajmować nie więcej niż dwa elektrony i to różniące się  własnym momentem pędu (spinem). Innymi słowy, nie może zdarzyć się sytuacja, aby  więcej niż dwa elektrony miały taką samą energię, a te elektrony, które mają równe  energie wirują w przeciwne strony. Mówimy, że dozwolone poziomy energetyczne  elektronów są dyskretne, to znaczy, że enegie elektronów nie mogą różnić się dowolnie  mało, gdyż tylko pewne wartości energii są dla elektronów "udostępnione" przez prawa  fizyki . W przypadku ciała stałego struktura energetyczna jest bardziej skomplikowana. Po  pierwsze, elektrony oddziaływują nie tylko z jądrem i elektronami własnego atomu lecz  znajdują się w polu krystalicznym będącym wypadkową wszystkich oddziaływań jąder i  elektronów. W rezultacie dyskretne poziomy energetyczne dozwolone "rozmywają się"  tworząc tzw pasma energetyczne. W ramach takiego pasma elktrony mogą przyjmować  praktycznie dowolne wartości energii (oczywiście pod warunkiem, że równocześnie tej  samej energii nie przyjmują więcej niż dwa elektrony). Takich pasm energetycznych może  być wiele, ale przedzielone są one tzw pasmami wzbronionymi. Pasma wzbronione,  nazywane też przerwami energetycznymi, są to zakresy energi , których elektronom nie  wolno zajmować. Niższe pasma energetyczne są zazwyczaj zapełnione, to znaczy  wszystkie możliwe energie tych pasm są wykorzystane przez elektrony. Zatem elektrony z  tych pasm nie mogą zmieniać swych energii. Byłoby to możliwe, gdyby w pasmie były  jakieś wolne poziomy energetyczne, nie zajęte przez inne elektrony. Taka sytuacja jest  możliwa w najwyższych, częsciowo zapełnionych pasmach. Należy jednak zwrócić uwagę,  że sytuacja jest różna w zależności od tego, czy omawiane ciało   jest przewodnikiem,  półprzewodnikiem czy dielektrykiem. - Dielektryki  charakteryzują się tym, że szerokość przerwy energetycznej jest duża, a przy  tym wszystkie pasma są w całkowicie zapełnione.   - Przewodniki  z kolei mają bardzo  wąskie pasma wzbronione tak, że czasami pasma przewodnictwa praktycznie zachodzą  na siebie i elektrony z górnych pasm swobodnie mogą zmieniać swoją energię.  - Połprzewodniki  charakteryzują się pośrednią wartoscią przerwy energetycznej. Prowadzi  ... zobacz całą notatkę