Оглавление:
Зонная теория твердого тела
- Зонная теория твердых тел Зонная теория твердого тела — это множество электрических явлений, и прежде всего удобная модель, которая может четко объяснить проводимость электрических материалов. Первоначально он был разработан для кристаллических твердых тел, но в последние годы он был распространен на аморфные (стекловидные) материалы, содержащие полимеры. Суть теории зон заключается в следующем. Изучение спектра излучения различных веществ в газообразном состоянии показало наличие специфического энергетического состояния для каждого атома элемента.
В зависимости от энергетического состояния атома его электроны находятся на определенных энергетических уровнях (орбитах). Энергия, если один свободный атом(рис. 1.17, а) находится в нормальном (не возбужденном) состоянии, Его электроны расположены на минимальном энергетическом уровне-1(соответствующем орбитали-G). Когда атом поглощает энергию, его электрон (или электрон) становится (Yat) более высоким энергетическим уровнем-2 (дальние орбитали-Z). Состояние этого атома неустойчиво, и через короткое время (газ-10-8 секунд)
электрон возвращается на прежний энергетический уровень, и атом испускает избыточную энергию. Людмила Фирмаль
В твердых телах атомы находятся на близком расстоянии друг от друга и поэтому вполне взаимодействуют друг с другом. В результате все дискретные энергетические уровни в атоме (не заполненные электронами) делятся на N плотно расположенных уровней с допустимыми значениями энергии 1.17, b, 3 и 4). Разница в энергии электронов соседних дискретных энергетических уровней в одной и той же зоне составляет порядка 10-28 ЭВ. Одна из образующихся энергетических зон (нижняя) соответствует электронам атомов нормального (5) состояния, а другая (верхняя- Рис. 1.17 схема расположения энергетических уровней свободных атомов (а) и неметаллических твердых тел (Б): 1 и 2-энергетические уровни атомов в нормальном и возбужденном состояниях,
Г и 2 соответственно.- 41VZ Но б В г Рис. 1.18 расщепление вещества по ширине запрещенной зоны: а, б-проводник; в-полупроводник; г-диэлектрик njaya) — возбужденный(4) в состоянии. Промежуток между этими зонами называется запретной зоной(5). Поскольку свойства веществ в значительной степени определяются состоянием валентных электронов, то обычно учитывается энергетическая зона, образованная валентными электронами (валентная зона)
- (см. рисунок). Ближайшей к ней зоной возбужденного состояния этих электронов является зона проводимости (1.17, b, 3), которая соответствует нормальному состоянию валентных электронов (4). Ток в твердом теле обусловлен только свободными электронами-электронами, которые помещены в зону проводимости и валентную зону, которые не заполнены.
Если валентная зона (VZ) кристалла не полностью заполнена электронами, то кристалл является проводником. Валентные электроны в нем, под действием приложенного электрического поля, начинают изменять свое энергетическое состояние, переходить на свободный (более высокий) энергетический уровень ВЗ, в результате чего ток, однако, проводником может быть вещество, в котором РЭБ полностью заполнен электронами. Это зависит от ширины (значения энергии) запрещенной зоны (33) — ARI, которую электрону необходимо преодолеть, чтобы войти в зону проводимости (ZP).
Проводники, полупроводники и диэлектрики (рисунок: все вещества можно разделить на три основные группы в зависимости от ширины материала. 1.18). Людмила Фирмаль
По ширине проводник 33 равен нулю, то есть VZ и ZP либо примыкают друг к другу, либо накладываются друг на друга(фиг. 1.18, а, б). Если ARI33 больше 0,05, но меньше 3эв, то это вещество является полупроводником фиг. 1.18, б). В этом случае она обусловлена воздействием обычной внешней энергии (например, тепла, излучения и т.).), ЭО-Э может преодолеть барьер в виде запретной зоны, войти в ЗП и стать свободным. При&W33 более 3эв валентные электроны 33 не могут преодолеть и перейти в ZP-это диэлектрик(рис. 1.18, г). В диэлектрике 33 может достигать значения 8эв или более.
Смотрите также:
| Физическая сущность поляризации диэлектриков | Три физических состояния полимеров |
| Поле внутри диэлектрика | Влияние введения пластификаторов и твердых наполнителей на Тс и Тт полимеров |
