Разрешенные зоны

Действительно, для того чтобы участвовать в переносе тока, электрон должен получить некоторую дополнительную энергию от лектрического поля н перейти на более высокий (вакантный) уровень, где он может передвигаться (дрейфовать) в соответствии с приложенным полем. Однако если все уровни в зоне заняты, а следующая разрешенная зона (зона проводимости) с вакантными уровнями находится далеко, п энергия, необходимая для перевода электрона с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень зоны проводимости, значительно превосходит энергию поля, то ток через систему не может пойти, несмотря иа наличие свободных уровней. [c.136]

Атомы примеси вносят в Энергетический спектр кристалла все свои энергетические уровни, как занятые электронами, так и свободные. Если концентрация примеси мала, расстояния между ее атомами велики, и переходы электронов между примесными атомами, таким образом, исключаются, то в энергетическом спектре появляются обособленные, локальные уровни. Если же концентрация примеси достаточно высока, т. е. атомы примеси сближены и взаимодействуют друг с другом, то примесные уровни сливаются в зоны, которые размещаются в запрещенной зоне или накладываются на ближайшие незанятые уровни в разрешенных зонах. Таким образом добавляются новые уровни и зоны. Мало того, под влиянием примеси исходные энергетические зоны кристалла изменяются, уровень Ферми смещается. Словом, образуется новый, более -сложный энергетический спектр, отвечающий новой конфигурации электронов, которая возникает в результате изменения состава вещества. Это значит, что исходное — чистое вещество и вещество, полученное добавлением к нему примесей — разные твердые химические соединения, разные твердые вещества, относящиеся друг к другу как исходное соединение и продукт его химического превращения. [c.115]

Ширина разрешенной зоны определяется как разность энергий ее разрыхляющей МО с наиболее высокой энергией и связывающей МО с наиболее низкой энергией. [c.130]

Ширина запрещенной зоны равна разности энергий связывающей МО с наиболее низкой энергией одной разрешенной зоны и разрыхляющей МО с наиболее высокой энергией соседней разрешенной зоны с меньшей энергией. [c.130]

Ширина зон зависит от энергии исходных АО. Чем она выше, тем ширина разрешенных зон больше, а запрещенных зон меньше. [c.130]

Относительное расположение разрешенных зон зависит как от различия в энергии исходных АО, так и от расстояния между соседними атомными частицами в твердом теле (рис. 39). Из рисунка видно, что если энергии исходных АО резко различаются, а расстояние между частицами велико, то энергетические зоны четко разделяются. Сближение энергии исходных АО и уменьшение рас- [c.130]

Свойства твердых тел определяются положением разрешенных зон и порядком расположения в них электронов. [c.131]

Для объяснения проводимости используют представления о валентных зонах и зонах проводимости. Под валентной понимается разрешенная зона, в которой размещаются валентные электроны. [c.131]

Запрещенная зона Разрешенная зона 25 [c.131]

Следующая за ней разрешенная зона называется зоной проводимости. Относительное расположение этих зон для проводника, полупроводника и изолятора приведено на рис. 40. [c.131]

Запрещенная зоно Разрешенная зона [c.131]

Поскольку мы установили связь между Я и р, можно считать Е функцией р. Зависимость энергии от квазиимпульса в разрешенной зоне называется законом дисперсии. [c.166]

Итак, электроны кристалла, вообще говоря, имеют разрешенные и запрещенные зоны энергии, причем Число энергетических уровней в разрешенной зоне равно числу элементарных ячеек в кристалле, умноженному на 2. Согласно принципу Паули, уровень энергии может. быть заполнен не более чем одним электроном. Поэтому кристаллы в основном состоянии, когда заполнены все самые низкие энергетические уровни, могут быть трех типов, которым со- ответствуют следующие особенности зон энергии [c.170]

Энергетический спектр электронов в твердом теле представляет совокупность разрешенных зон, между которыми находятся запрещенные зоны. Если верхняя разрешенная зона занята лишь частично, то электроны имеют возможность свободно двигаться по кристаллу и совокупность их подобна электронному газу. У щелочных металлов, например, внешняя х-зона заполнена наполовину (рис. IV. 10, а). У щелочноземельных элементов число состояний во внешней х-зоне совпадает с числом валентных электронов (по два от каждого атома), так что эта зона должна была бы заполниться целиком. Однако в кристалле наружные х- и р-зоны перекрываются объединенная 8—р-зона занята лишь частично (рис. IV.10, б) и кристалл является металлом. [c.178]

У неметаллов внешняя (валентная) зона занята полностью и отделена от соседней разрешенной зоной разрыва (рис. IV. 10,в). В этом случае электроны полностью локализованы, свободных электронов нет, электронная проводимость отсутствует, Проводимость может возникнуть при повышении тем- [c.178]

Важная характеристика энергетического спектра электронов — изо-энергетическая поверхность Ферми, которая в трехмерном -пространстве служит границей между занятыми и вакантными уровнями. Твердые тела, у которых поверхность Ферми проходит в разрешенной зоне, являются металлами, а тела, у которых энергетический спектр состоит из заполненных и пустых зон, — диэлектриками или полупроводниками. [c.53]

При температуре 7 = 0 К электроны заполняют наиболее низко лежащие уровни в разрешенных зонах. В зависимости от числа [c.136]

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]

Если хотя бы одна из разрешенных зон заполнена электронами частично, возникает металлическая зонная структура (см. рис. 7.6, б). Ясно, что уже при абсолютном нуле температуры под воздействием электрического поля электроны могут увеличивать свою энергию и тем самым участвовать в переносе электрической энергии. Рис. 7.3 и 7.4 показывают, что литий и бериллий являются представителями металлов. [c.137]

Если чпсло атомов, составляющих решетку, достаточно велико, то каждая разрешенная зона фактически состоит из непрерывного ряда. ... [c.240]

Дискретным уровням атома в твердом теле соответствует всегда дискретная система разрешенных зон. разделенных запретными зонами. Как правило, если электроны образуют в атоме или молекуле законченную группу, то при объединении их в твердое или жидкое тело создаются зоны, все уровни которых заполнены, поэтому такие вещества будут обладать при абсолютном нуле свойствами изоляторов [48, стр. П71. Сюда относятся решетки благородных газов, молекулярные и ионные решетки соединений с насыщенными связями. В решетках алмаза, кремния, германия, а-олова, соединений типа А В , А В , С5 каждый атом связан единичными валентными связями с четырьмя ближайшими соседями, так что вокруг него образуется законченная группа электронов 5 р и валентная зона оказывается заполненной. [c.235]

Алмаз, кремний и германий имеют одинаковую симметрию (см. гл. I), которая расщепляет шесть Зр-состояний на атом таким образом, что верхняя -заполненная зона представляет собой гибридную (8 — р)-зону с четырьмя электронами на атом. Это именно то число, которое обеспечивает полное размещение всех электронов, внешних по отношению к атомным остаткам с замкнутыми оболочками. Следующая разрешенная зона (см. рис. 56) начи- [c.127]

Если по указанным причинам приходится использовать динамический вариант аффинной хроматографии, то объем колонки, как уже упоминалось, берут из такого расчета, чтобы объем препарата составлял не более 5% от него, а соотношение высоты колонки к ее диаметру — в пределах от 20 1 до 50 1. Использование элюции градиентом концентрации одного из перечисленных десорбирующих агентов улучшает качество фракционирования за счет сужения зон элюции (см. гл. 1). Крутизна градиента (объем элюции) выбирается эмпирически — по характеру разрешения зон фракционируемых веществ или отделения зоны вещества от примесей. [c.410]

Зонная теория объясняет полупроводниковые св-ва твердых тел на основе одноэлектронного приближения и распределения электронных энергетич. уровней в виде разрешенных и запрещенных зон (см. Твердое тело). Энергетич. уровни электронов, участвующих в ковалентной связи, образуют верхнюю из заполненных разрешенных зон (валентную зону). Следующая по энергии разрешенная зона, уровни к-рой не заполнены электронами,-зона проводимости. Энергетич. интервал между дном (минимумом энергии) зоны проводимости и потолком Еу [c.56]

В разд. 14.2 было показано, что по мере сближения атомов их волновые функции комбинируются с образованием связывающих и разрыхляющих орбиталей. Этот процесс продолжается вплоть до сближения атомов. Например, рис. 19.18 иллюстрирует расщепление, которое возникает, когда шесть атомов водорода сближаются в случае их линейного расположения. Комбинация из шести 15-волновых функций дает шесть орбиталей — три связывающие и три разрыхляющие. Когда электроны переходят на этот энергетический уровень, они сначала заполняют две связывающие орбитали с более низкой энергией. По мере увеличения числа взаимодействующих атомов возрастает число энергетических уровней, которые в пределах зоны располагаются все ближе и ближе друг к другу однако ширина зоны при данном межъядерном расстоянии не увеличивается. Мы используем термин зона. чтобы различить группы уровней, соответствующих различным атомным орбиталям. На рис. 19.18 изображены зоны 15 и 25. Таким образом, по сравнению с молекулами в твердых телах энергетические зоны содержат очень большое число дискретных уровней по энергии зоны очень сильно различаются. Эти интервалы между разрешенными зонами называются запрещенными зонами. [c.587]

Электропроводность кристалла при Т = О равна нулю, если валентная зона полностью занята и отделена зоной разрыва от следуюш,ей, более высокой, разрешенной зоны. Проводимость появляется лишь при Т > О, когда часть электронов, расположенных вблизи верхнего края валентной зоны, переходит в более высокую, разрешенную зону, которую называют зоной проводимости (рис. 28, а). Величина проводимости зависит от ширины запреш,енной зоны ео и температуры кристалла. Значение ео определяет различие между полупроводниками и изоляторами. Если ширина запрещенной зоны ео велика, то для переброски в зону проводимости электронам требуется сообщить высокую энергию. Даже при сравнительно высоких температурах ео > кТ, так что валентная зона остается практически полностью занятой, а зона проводимости — полностью свободной. Кристалл проявляет свойства изолятора. Примером может служить алмаз, для которого ширина запрещенной зоны 6—7 эВ . Если величина ео ср авнительно невелика, как в случае германия (0,72 эВ), то уже при невысоких температурах заметное число электронов переходит из валентной зоны в зону проводимости. В валентной зоне появляются свободные места — дырки . Поскольку незанятые состояния имеются как в валентной зоне, так и в зо- [c.187]

Заполнение уровней разрешенных зон электронами подчиняется принципу Паули, поэтому число электронов не может быть больше числа возможных состояний в данной зоне. Максимальное число электронов в зоне должно быть не больше qN (где д — степень вырождения исходных уровней атома гл. И, 3). Следрвательно, в зоне 5 могут находиться лишь 2 N электронов, так как степень вырождения [c.234]

Рассеяние на примесях. Примесные атомы, как мы видели (см. п. 2), создают дискретные энергетические уровни, расположенные вблизи разрешенных зон, и потому оНи легко ионизируются. Положительно (донорный) или отрицательно (акцепторный) заряженный примесный атом в решетке полупроводника создает дальнодействующее кулоновское поле с потенциалом ф= 2,е1%г, где х — Диэлектрическая постоянная кристалла. Носители экранируют заряд этого поля, ограничивают область его действия. Брукс и Херринг (1951 г.) учли экранировку и представили потенциал поля в виде ф = 2е1уг) где Го зависит от кон- [c.250]

Заполнение уровней разрешенных зон электронами подчиняется принципу Паули, поэтому число электронов не может быть больше числа возможных состояний в данной зоне. Максимальное число электронов в зоне должно быть не больше qN (где д—-степень вырождения исходных уровней атома). Следовательно, в зоне 5 могут находиться лишь 2Ы электронов, так как степень вырождения 5-уровней равна двум (из-за двух различных значений спинового числа). В зоне р могут находиться мак-сихмум 6Л электронов (из-за шестикратного вырождения р-уровней) и т. д. [c.291]

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]

Рассмотр м электронные процессы, ко торые могут происходить в двух вер) 1н> разрешенных зонах в зоне валетнь . электронов и следующей, свободно ог электронов, разделенных запретными лро межутками энер нй Ле. [c.282]

В большинстве случаев перед хроматографическим процессом стоит задача надежного разделенпя двух илп более заранее известных компонентов исходной смеси. Еслп хроматографическая система j e определена, то в распоряжении экспериментатора етце остается возможность выбора целого ряда физических параметров процесса с целью оптимизации условий разрешения зон (пиков) в этой снстеме. Краткое знакомство с основами теории хроматографии имело целью дать обоснования для такого выбора. Теперь можно подвести итоги. Последовательно рассмотрим следующий ряд параметров геометрия колонки, размер гранул, набивка колонки, скорость элюции, физические свойства элюента (вязкость, температура) и, наконец, загрузка колонки. Рассмотрение будем вести с позиции улучшенпя разрешения и одновременно уменьшения продолжительности хроматографического процесса. Но сначала надо привести еще одну зависимость — скорости ЭоЛюции и от разности давлений иа входе и выходе колонкп Д/ ( перепад давления ) и от размера гранул. Ее описывает уравнение Дарси [c.36]

ДИЭЛЕКТРИКИ (англ. diele tri , от греч. dm-через, сквозь и англ. ele tn -электрический), в-ва, обладающие электрич. сопротивлением в пределах 10 - 10 Ом-м в постоянном электрич. поле при нормальной т-ре. Согласно зонной теории, твердые Д. при О К имеют целиком заполненную и совершенно пустую следующую (выше по энергии) разрешенные зоны, а ширина запрещенной зоны, в отличие от полупроводников, достаточно широка (Д з 3 эВ) (см. Твердое тело). [c.107]

Тепловое движение переносит часть электронов в зону проводимости в валентной зоне при этом появляются дырки-квантовые состояния, не занятые электронами. Обычно электроны занимают уровни, расположенные вблизи дна Е зоны проводимости, а дьфки - уровни, расположенные вблизи потолка Еу валентной зоны. Расстояния от этих уровней соотв. до Е и Еу порядка энергии теплового движения кТ, т. е. гораздо меньше ширины разрешенных зон ( -постояш1ая Больцмана). Локальные нарушения идеальности кристалла (примесные атомы, вакансия и др. дефекты) могут вызвать образование разрешенных локальных уровней энергии внутри запрещенной зоны. [c.56]

Заполнение разрешенных зон электронами в Т. т. происходит последовательно в порядке возрастания энергетич. уровней в зонах. Согласно принципу Паули для Т. т., содержащего N атомов, в каждой энергетич. зоне могут находиться 2N электронов. Вероятность заполнения уровня с энергией Е определяется соотношением Ферми-Дирака /= 1/ 1 + ехр [( — p)/f 7 , где f -константа Больцмана, р-уровень Ферми-энергетич. уровень, вероятность заполнения к-рого при Т 7 О К равна 0,5 (м. б. интерпретирован как хим. потенциал электрона). Изоэнергетич. пов-сть, соответствующая Ер, наз. Ферми-пов-стью. В зависимости от числа валентных электронов верхняя из заполненных зон (в а-лентная зона) м.б. занята полностью или частично. Степень заполнения валентной зоны электронами играет важную роль в формировании электрич. св-в Т.т., т.к. электроны полностью заполненной зоны не переносят ток. [c.502]

Зонная теория справедлива для кристаллических Т. т. В случае аморфных Т. т. вследствие разупорядоченности их структуры разработка строгой теоретич. зонной модели сталкивается со значит, трудностями. Обычно оперируют понятием квазизапрещенных зон, разделяющих разрешенные зоны, края к-рых вследствие возмущений, вызванных структурной разупорядоченностью, в сравнении с кристаллическим Т. т. несколько сдвигаются и размываются. [c.502]

Электрич. проводимость а Т. т. определяется в первую очередь характером заполнения электронами энергетич. зон (см. рис.). Т. т. с металлич. типом хим. связи (металлы) характеризуются высокой степенью обобществления валентных электронов (электронов проводимости), перекрыванием разрешенных энергетич. зон и частичным заполнением разрешенных зон электронами. Такие Т. т. являются хорошими проводниками. Б отличие от них полупроводники и диэлектрики при Г= О К имеют полностью заполненные лргбо пустые, неперекрывающиеся, разрешенные зоны. Для диэлектриков характерны большие значения ширины запрещенной зоны АЕ между валентной (заполненной) и незаполненной зоной (зоной проводимости), вследствие чего в обычных условиях они практически не содержат своб. электронов и ие проводят электрич. ток. Полупроводники, Гринщшиально не отличаясь от диэлектриков по зонному [c.502]

Зонньш механизм заключается в следующем Электроны в кристалле обладают строго определенными значениями энергии. Наивысший энергстическии уровень— зона, в которой находятся злектро зы, называется валентной. Наряду с разрешенными зонами существуют так называемые запрещенные, соответствующие тем значениям энергнн, которыми электрон не может обладать. Для перехода с одного энергетического уровня на другой Электрой должен преодолеть запрещенную зону, В металлах валентная зона не полностью заполнена электронами Наличие в этой зоне свободных уровней позволяет электрону переходить легко на них с заполненных уров1гей той же зоны, что и обусловливает хорошую электропроводимость металлов. [c.383]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология