Teorija pas trdnih snovi. Kvantna mehanika za telebane

V tem članku je razloženo, kaj je teorija pas trdne snovi. Pokazale, kaj je razlog, da je predstavitev strukture materije. Rezultati kovin, ki se razlikujejo od dielektrika in polprevodnikov.

Rozeta in Button

Kolikokrat na dan bomo kliknite na različne gumbe? Nihče ni niti pomislil, da pridejo ne more računati - je postalo tako znano, da je ukrepanje. In človek ne misli, da je vse to le mogoče zaradi, kako enostavno je, da nosi električni tok v kovinah. Vklopite luč, kuhamo kotliček, zaženite pralni stroj, da ne omenjamo ukrepov na pametne telefone, pomeni dokončanje vezje in omogočajo elektroni v vodnikov za delo namesto ljudi. Razlaga teh pojavov kot niz prevodnosti. Najbolj očitna, morda je teorija pas trdne snovi.

Atom in grelniki vode

Vsakdo, ki je bil v srednji šoli, je idejo o strukturi atoma. Spomnimo okoli pozitivno zaračuna težka jedra (sestavljena iz protonov in nevtronov) zavrtite pljuča malo elektronov. Število negativnih delcev natanko enako število pozitivnih. Da ne bi bralcem rodi, pojasnjujejo v stilu "kvantne mehanike za telebane." Vsak elektronov orbita je strogo omejena, za katere se lahko v danem kemijskega elementa vrti okoli jedra. Po drugi strani pa vsaka vrsta ima edinstven vzorec atomov, orbite. Bilo je tako spectroscopists znanstveniki razlikovati bora iz selen in arzen iz natrija. Vendar pa poleg čistih snovi v naravi, obstaja neskončno število različnih kombinacij. Kvantna mehanika (za telebane, bralec mora zapomniti), trdi, da v kompleksnih spojin tirnice sekata, združiti, preoblikovati, raztegne, ki ustvarja povezavo. Njihova kakovost je odvisna od vrste: kovalentne in ionsko močnejši vodik, na primer, je šibkejše.

kristalna struktura

Trdno telo je težje. Za model, ki uporablja teorijo pasu trdnih snovi, ponavadi popoln kristal. To pomeni, da je neskončno in brez greha - vsak atom na svojem mestu, celotni naboj nič. Kernel niha okoli določenem položaju ravnotežja, vendar elektroni lahko na splošno rečem. Odvisno od tega, kako "preproste" en atom donira njene sosednje negativne delce, ga dobimo trdno vnaprej določeno elektronsko strukturo dielektričnih ali kovin oblaka. Naj dodam, da pri obravnavi se predpostavlja, da so vsi elektroni zasedajo minimalno količino energije za njih, kar pomeni, da je telo na nič Kelvina. Pri višjih temperaturah, amplituda nihanja kot jeder in elektronov močno in s tem, slednji so lahko zasede višjo raven energije. distribucija negativni delci postane bolj "svoboden". V nekaterih problemov, je pomembno, da se opis tega pojava kot taka temperatura ni tako pomembna.

Načelo Pauli in priklopnik

Koncept teorije pasu trdnih snovi se lahko doseže samo dobro, da se spomnimo, kaj je načelo Pauli. Če si predstavljamo, da so elektroni - vrečko sladkorja, nato pa, če teh vrečk veliko, pogojno nakladač bodo postavili med seboj. Vsak "vreča" je svoje mesto v vesolju. Za elektronov, to pomeni, da lahko v danem stanju, le ena v enem sistemu. To je načelo izključitev Pauli. Upoštevajte, da imamo v mislih idealne pogoje, tj temperaturo nič Kelvina, in neskončno kristal. Celoten sistem je v enakih pogojih temperature, mehanskim obremenitvam, napake so enake v vseh delih celote.

Elektronski kristali območje

V kristala, množico ene vrste atomov. En mol snovi vsebuje deset do dvajset-tretje stopnje elemente a. Koliko molov na kilogram, na primer, sol? Torej, lahko celo rečemo, da tudi najmanjši kristal vsebuje nepredstavljivo veliko atomov. Vsak kemični element ima svoj vzorec elektronske orbite, in kaj storiti, če so v enem telesu nekaj? Konec koncev, v skladu z načelom izključitve Pauli, morajo zasedajo različna stanja. Teorija Band trdnih ponuja naslednje način - z elektroni tirnice postanejo različne energije. Razlika med njima je tako majhna, da so pritisnili, se naslanja na med seboj zelo tesno, da tvorijo neprekinjeno območje. Tako je vsaka stopnja elektronov v atomu pretvorimo v coni v razsutem stanju kristala. Elementi teorije pasu trdnih snovi lahko pomaga razložiti razliko med izolatorjev in vodnikov.

Elektronski znotraj območja

Smo že razpravljali, kaj se dogaja z veliko elektronov, ki atoma zavzemajo isto orbito, nastanek kristalov. Toda njihovo obnašanje znotraj cone, dokler ne bomo pustili sveti. Delite to že pomemben, ker določa razliko med kovin in nekovin. Kot je že bilo omenjeno, teorija glasbenega trdnih snovi kaže, da je energijski nivoji znotraj pasu posameznih atomov različne orbite razlikujejo tako malo, da skoraj tvori neprekinjeno spektra. Tako, da se nadomesti morebitno pregrado med elektrona ni težko - da jih premika prosto, kajti to je dovolj tudi vročina. Vendar pa je vsak od dovoljenega pasu ima svoje meje. Tam je vedno energije na ravni, ki je višja ali nižja od drugih.

Valence prepovedano, prevodnost

Med teh območjih imajo površino energije, kjer ni na ravni, na kateri bi lahko elektron. V grafih, se zdi, kot belo vrzel. In je poklicala vrzel band. Da bi rešili ta pregrade elektron lahko samo kreten. Torej, mora prejeti ustrezno za te energije. Območje z največjim energijo, ki je za to vrsto atomov dovoljeno obstoja elektronov se imenuje valence pasu in ga po - prevodnost.

Metal dielektrično

Prevodne teorija pas trdnih trdi, da prisotnost ali odsotnost elektronov v prevodnem pasu kaže, kako hitro teče v tej trenutni snovi. Tako različne kovine in dielektriki. V prvem primeru, prevodne bend že vsebuje elektrone, saj se prekriva z valence. A pomeni negativni delci prosto premikajo pod vplivom elektromagnetnega polja, brez dodatnega vnosa energije. Zato je električni tok v kovine zdi tako enostavno, v resnici - takoj, kakor hitro področju. In iz istega razloga, se žice iz jekla, bakra, aluminija.

Materiali, ki se valenca in prevajanja pasovi ločeni z dielektrikih energetsko imenuje. Ti elektroni so ujeti v spodnjem dovoljeni. Band vrzel ločuje negativne delce iz stopnje, v kateri so lahko prosto giblje. In energija, ki jo je treba poročati elektronov, da ga premagati, uničiti materiala. Ali pa spremeni svoje lastnosti do nerazpoznavnosti. Zato, plastične zaviti žice topi in opekline, vendar ne prevaja elektrike.

polprevodniki

Vendar pa je vmesni razred materialov, ki imajo energijsko špranjo, vendar pod določenimi pogoji lahko izvaja električni tok. Imenujejo se - polprevodniki. Tako kot dielektrik, so razlike energetsko med prevajanjem in valence. Vendar pa je manj in premagati z malo truda. Klasična polprevodnik je silicij (v latinščini - silicijev). Slavni Silicijeva dolina je znana tehnologij, ki temeljijo na uporabi kristalov te snovi je ustvarjanje elektronskih naprav.