Зона запрещенная

В зависимости от структуры атомов и симметрии кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать рис. 75, б) пли не перекрывать друг друга (рис. 75, а). В последнем лучае между зонами имеется энергетический разрыв, именуемый запрещенной зоной. В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Ширина запрещенной зоны Af диэлектриков составляет более 3 эВ, полупроводников — от 0,1 до 3 эВ. В металлических кристаллах вследствие перекрывания зон запрещенная зона отсутствует. [c.116]

В отличие от металлов кристаллы простых веществ, образованных неметаллами, обычно не обладают заметной электронной проводимостью они представляют собой изоляторы (диэлектрики). Хотя в этом случае тоже возможно образование непрерывных энергетических зон, но здесь зона проводимости отделена от валентной зоны запрещенной зоной, т. е. значительным энергетическим промежутком АЕ > 2 эВ (рис. 33.1, изолятор). Энергия теплового движения или слабого электрического поля оказывается недостаточной для преодоления этого промежутка, и электроны не переходят из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в изоляторах электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу и служить переносчиками электрического тока. [c.634]

Верхнюю из заполненных разрешенных зон называют валентной, а наиболее низкую из незаполненных (целиком или частично) — зоной проводимости. На рис. 7.6 схематически на энергетической диаграмме изображены возможное относительное расположение валентной зоны (обозначена В ) и зоны проводимости (обозначена П ) в твердых телах и их заполнение электронами эти зоны разделены зонами запрещенных энергий, или энергетическими щелями — электроны не могут находиться в этих энергетических состояниях. [c.137]

В предыдущей главе ( 7) рассмотрено образование ионной связи при взаимодействии атома лития" с атомом водорода. Важнейшим условием образования этого типа связи послужило большое различие в энергиях перекрывающихся валентных 25-АО и 15-АО и. При образовании вещества такая большая разность энергий АО приводит к тому, что образовавшиеся МО оказываются сгруппированными не в одну, а в две зоны дозволенных энергий, образование которых можно рассматривать как расщепление соответствующих атомных орбиталей. В случае верхнюю, свободную, зону считают образованной 25-АО лития, а нижнюю, заполненную — 15-орбиталями водорода. То же имеет место, например, в хлориде натрия (рис. 7.7) верхняя зона образована свободными валентными 35-АО иона натрия, а нижняя — заполненная — заполненными валентными 35- (на рисунке не показана, так как лежит очень глубоко) и Зр-АО иона хлора-, ширина энергетической щели между зонами — запрещенная зона — равна 7 эВ. [c.138]

Несмотря на ограниченную применимость зонной теории, она позволяет судить о возможности изменения характера проводимости в зависимости от внешних условий (давления и температуры). С точки зрения зонной теории основной критерий полупроводимости — это отсутствие перекрывания валентной зоны и зоны проводимости, т. е. наличие зоны запрещенных энергий АЕ (см. рис. 129). Если создать условия, обеспечивающие сближение атомов кремния на расстояние, меньшее Го (д,о Гр), то, как видно из рис. 129, 35/зЗ-гибридная валентная зона и 45-зона проводимости перекрываются и при этом кремний должен обладать металлическими свойствами. Эти условия можно реализовать при всестороннем сжатии под высоким давлением, когда рыхлая тетраэдрическая структура полупроводникового кремния переходит в плотноупакованную структуру металлического типа. Давления, при которых возможен такой переход, как правило, весьма высоки (10 н-10 МПа). Так, при сжатии красной модификации фосфора (изолятор) под давлением 1,2-10 МПа наблюдается переход в более плотную полупроводниковую модификацию (черный фосфор) с шириной запрещенной зоны 0,33 эВ. Дальнейшее сжатие (2,0-10 МПа) приводит к появлению металлической проводимости в черном фосфоре. Переход от рыхлых структур к плотноупакованным металлическим сопровождается уменьшением энтропии аналогично тому, как это происходит при кристаллизации. Напротив, при переходе от плотной упаковки к более рыхлой структуре энтропия возрастает, поскольку увеличиваются амплитуда колебаний атомов и связанная с этим неопределенность положения их в узлах кристаллической решетки. Это эквивалентно увеличению неупорядоченности в кристалле (А5>0). Такой переход реализуется, например, при нагре- [c.320]

Для возбуждения проводимости в полупроводнике необходимо к электрону, находящемуся в заполненной валентной зоне, подвести энергию, достаточную для преодоления зоны запрещенных состояний. Только при поглощении энергии не меньше, чем АЕ, электрон будет переброшен из верхнего края валентной зоны в свободную зону (зону проводимости). Если этот энергетический порог преодолен, то чистый (собственно) полупроводник имеет электронную проводимость. Чем меньше ширина запрещенной зоны А , тем больше проводимость при [c.235]

Иначе говоря, полупроводники и диэлектрики отличаются от металлов тем, что валентная зона у них заполнена электронами, а ближайшая свободная зона (зона проводимости) отделена от валентной зоной запрещенных состояний. При этом ширина запрещенной зоны у полупроводников от десятых долей до 3 эВ, а у диэлектриков от 3 до 5 эВ (рис, 72). [c.265]

Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе (нагреванием или облучением) возбудить практически невозможно. Это объясняется тем, что энергия теплового возбуждения электронов при нагревании даже до температуры плавления (Е = /2 кТ ) недостаточна для преодоления зоны запрещенных энергий. Следовательно, при нагревании кристалл расплавится прежде, чем возникнет электронная проводимость. Такие вещества называются изоляторами. К их числу относятся, например, алмаз (АЕ = 5,1 эВ), кварц (АЕ = 5,2 эВ), многие типичные соли и т.п. [c.191]

Зона запрещенной знергии [c.134]

В самом металле, однако, имеются регулярно расположенные ионы Ыа+, присутствие которых возмущает эти электронные волны. Ситуация не сильно отличается от той, которая возникает при прохождении сквозь кристалл рентгеновских лучей. Такие волны испытывают относительно слабое поглощение, за исключением волн с определенными длинами, удовлетворяющими условию Брегга. Можно сказать, что рентгеновские лучи, соответствующие этим длинам волн, не проходят сквозь кристалл. Параллель с волнами де Бройля для электронов теперь очевидна. Для любого заданного направления распространения имеются запрещенные значения К и, следовательно, согласно формуле (12.1), запрещенные значения энергии. Таким образом, наличие зон запрещенной энергии связано со структурой кристалла. Правда, вследствие трехмерности металла разрывы непрерывности появляются при различных значениях энергии и для различных направлений распространения волн. Вопрос, следовательно, не столь прост, как может показаться на основании нашей трактовки. Применение более совершенного метода, связанного с именем Бриллюэна (см. [251]), показывает, что зонный характер уровней энергии вытекает не только из наших рассуждений, а подтверждается и строгой теорией. [c.347]

Почему арсениды оказались перспективными для полупроводниковой техники Чтобы ответить на этот вопрос, напомним коротко о некоторых основных понятиях физики полупроводников валентная зона , запрещенная зона и зона проводимости . [c.126]

По представлениям квантово-механической теории металлы характеризуются тем, что энергетические зоны их атомов перекрываются и промежутки между зонами (запрещенные зоны) отсутствуют. В результате для перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости не требуется преодоления энергетического барьера, т. е. какой-либо активации. [c.244]

Другой характерной особенностью зонной структуры кремния является то, что вакантная 45-зона не перекрывается с валентной зоной при межатомных расстояния к г=го, а отделена от нее зоной запрещенных энергий [c.131]

При исследовании графита и его кристаллических соединений затрагивается много разнообразных научных и технических вопросов. Так как структура графита представляет собой предельный случай структуры различных ароматических рядов, то его химические свойства могут представлять большой интерес для химиков-органиков. С точки зрения физики, графит благодаря специфической структуре его энергетических зон (одна заполненная зона, отделенная от пустой зоны запрещенной зоной практически нулевой толщины) занимает прО Межуточное положение между металлическими проводниками, у которых зоны проводимости частично заполнены, и хорошо известными полупроводниками, в которых ближайшая пустая зона расположена на один-два электроно-вольта выше заполненной зоны. [c.7]

Механизм возникновения сцинтилляции можно объяснить на основе зонной теории твердого тела. В чистом кристалле галоидной соли щелочного металла имеются валентная зона (при нормальных условиях полностью заполненная электронами) и зона проводимости (незаполненная). Между обеими зонами расположена зона запрещенных уровней энергии, в которой электроны не могут находиться. Дефекты в кристалле, например атомы примеси или нарушения регулярности строения кристаллической решетки, могут создать в отдельных точках кристалла уровни энергии в запрещенной зоне. [c.75]

Наиболее полно вязкоупругие свойства полимеров описываются зависимостью комплексного модуля (С ) от частоты. Приведенная на рис. 6 зависимость С (со) имеет важное значение, потому что в ряде работ была установлена эмпирическая корреляция этой функции и зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига на установившихся режимах течения, если принять, что скорость сдвига численно равна круговой частоте. Теперь на основе сказанного можно установить границу такого рода корреляции. Она определяется штриховой линией, которая соответствует максимумам зависимости С"(ю). Выше штриховой линии расположена зона, запрещенная для корреляции. Невозможно реализовать установившееся течение с параметрами, отвечающими этой зоне, так как она описывает переход полимера в высокоэластическое состояние и дает его характеристику в этом состоянии. Важным является тот факт, что в области высоких значений комплексного модуля он изменяется с частотой при низких температурах более медленно. Это позволяет предсказать значительное усиление аномалии вязкости ири понижении температуры в области высоких напряжений сдвига. [c.163]

Зона запрещенной энергии [c.115]

Другой характерной особенностью зонной структуры крем пня является то, что следующая вакантная 45-зопа не перекрывается с валентной на межатомных расстояних г=--Го, а отделена от последней зоной запрещенных энергий АЕ Электроны, находящие- [c.310]

Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе (нагреванием или облучением) возбудить практически невозможно. Это объясняется тем, что энергия теплового возбуждения электронов при нагревании даже до температуры плавления недостаточна для преодоления зоны запрещенных энергий. Следовательно, при нагревании кристалл расплавится прежде, чем возникнет электронная проводимость. Такие вещества называются изоляторами. К их числу относятся, например, алмаз (Д = 5,1 эВ), кварц (Д = = 5,2 эВ), многие типичные соли и т. п. При воздействии на изолятор электрических полей очень высокой напряженности в них наблюдается так называемое явление лавинного пробоя, который связан фактически с разрушением кристаллической решетки изолятора. Естественно, что возникающая при этом электрическая фоводимость не характеризует данное вещество, поскольку механизм ее соверщенно иной. [c.311]

При переходе электрона к атому бора последний заряжается отрицательно, а вблизи атома кремния, откуда ушел электрон, локализуется дырка. Примеси, ведущие себя в кремнии подобно бору, называются акцепторами. Уровень энергии акцепторного атома располагается внутри зоны запрещенных энергий вблизи потолка валентной зоны и отделен от последней энергетическим зазором Д а (энергией активации акцептора) (рис. 133, б). Возбуждение электрической проводимости связано с захватом валентного электрона кремния акцепторной примесью и появлением дырки в валентной зоне. При этом электроны в зоне проводимости отсутствуют. При приложении внешнего электрического поля дырки в валентной зоне перемещаются за счет скачкообразного перехода электронов, как это происходит в собственном полупроводнике. Полупроводник, легированный акцепторной примесью, обладает только дырочной проводимостью и называется полупроводником р-типа (от positive — положительный). Электрическая проводимость описывается уравнением [c.315]

Не вдаваясь в подробности строения зон, подчеркнем, что полупроводники и диэлектрики отличаются от металлов тем, что валентная зона у них при Т 0° К всегда полностью заполнена электронами, а ближайитя свободная зона (зона проводимости) отделена от валентной зоной запрещенных состояний Ширина запрещенной зоны АБ у полупроводников — от десятых долей электрон-вольт до 3 эв (условно), а у диэлектриков — от 3 до 5 эв (условно) Если между полупроводниками и диэлектриками имеется только количественное различие, то отличие их от металлов качественное. Чтобы проходил ток в металле, не требуется никакого другого воздействия, кроме наложения электрического поля, так как валентная зона в металле не заполнена или перекрывается с зоной проводимости (рис. 71, а). [c.235]

Когда плотность ртути мала, псевдощель переходит в обычную зону запрещенных состояний и металлические свойства ртути исчезают (рис. 47, в). [c.197]

Другой характерной особенностью зонной структуры кремния является то, что следующая вакантная 4я-зона не перекрывается с валентной на межатомных расстояниях г = Го, а отделена от последней зоной запрещенных энергий АЕ. Электроны, находящиеся в валентной зоне, участвовать в электрической проводимости не могут, так как в этой зоне все состояния заняты. Для возбуждения электрической проводимости необходимо любым путем (нагревание, облучение) сообщить электронам энергию, равную АЕ (рис. 90, б). Тогда возбужденные электроны попадают в свободную 4в-зону, которая называется зоной проводимости, и становятся способными участвовать в электрической проводимости. Энергетический промежуток между верхним краем (потолком) валентной зоны и нижним краем (дном) зоны проводимости (АЕ) называется шириной запрещенной зоны. Эта величина представляет собой важнейшую характеристику кристаллического вещества. В зависимости от ширины запрещенной зоны все кристаллические вещества подразделяются на три класса металлы, полупроводники и изоляторы (диэлектрики). В мета.ллах ширина запрещенной зоны равна нулю, так как заполненная и свободная зоны перекрываются между собой и, в сущности, валентная зона одновременно будет и зоной проводимости. Именно способность валено ных электронов в металлах к свободному перемещению по всему объему кристалла и обусловливает их высокие электрическую пройодимость и теплопроводность. [c.191]

Дискретным уровням атома в твердом теле соответствует всегда дискретная система разрешенных зон, разделенных запрещенными зонами. Если электроны образуют в атомах или моле1<улах законченную группу, то прн образовании из них твердого или жидкого вешества созда ются зоны с полностью заполненными уровнями, поэте му такие вещества при абсолютном нуле имеют свойства изоляторов. Сюда относятся решетки благородных газов, молекулярные и ионные решетки соединений с насыщенными связями. В решетках алмаза, кремния, германия, а-олова, соединений тяпа А" В , А В , Si каждый атом связан единичными ковалентными связями с четырьмя ближайпгими соседними, так что вокруг него образуется законченная группа электронов s p и валентная зона оказывается заполненной. Необходимо подчеркнуть, что полупроводники и диэлектрики отличаются от Металлов тем, что валентная зона у них при Гл О К всегда полностью заполнена электронами, а ближайшая свободная зона (зона проводимости) отделена от валентной зоной запрещенных состояний. Ширина запрещенной зоны АЕ у полупроводников — от десятых долей до 3 эВ (условно), а у диэлектриков — то 3 до 5 эВ (условно). Если между полупроводниками и диэлектриками имеется только количественное различие, то отличие их от металлов качественное. Чтобы проходил ток в металле, не требуется никакого другого воздействия, кроме наложения электрического поля, так как валентная зона в металле не заполнена или перекрывается с зоной проводимости (рис. 71, а). [c.292]

Для возбуждекия проводимости в полупроводнике необходимо к электрону, находящемуся в заполненной валентной зоне, подвести энергию, достаточную для преодоления зоны запрещенных состояний. Только при поглощении энергии ие меньше чем Д электрон будет переброшен из верхнего края валентной зоны в свободную зону (зону проводимости). Если этот энергетический порог нредолен, то чистый (собственно) полупроводник [c.293]

Общая химия (1984) -- [ c.310 ]

Химия (1986) -- [ c.431 ]

Химия и радиоматериалы (1970) -- [ c.242 , c.245 , c.248 , c.250 , c.255 ]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников Издание 2 (1973) -- [ c.325 ]

Общая химия Изд2 (2000) -- [ c.108 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология