Валентность и зоны проводимости

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в основном непроверенным, поскольку в нем отсутствуют соответствующие встроенные ссылки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Июнь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Заполнение электронных состояний в различных типах материалов при равновесии . Здесь высота - это энергия, а ширина - это плотность доступных состояний для определенной энергии в указанном материале. Оттенок соответствует распределению Ферми – Дирака ( черный = все состояния заполнены, белый = состояния не заполнены). В металлах и полуметаллах на уровень Ферми Е _F лежит внутри по меньшей мере одной полосы. В изоляторах и полупроводниках уровень Ферми находится внутри запрещенной зоны ; однако в полупроводниках зоны достаточно близки к уровню Ферми, чтобы их можно было считатьтермически заполнены электронами или дырками .

редактировать

В физике твердого тела , то валентная зона и зона проводимости , являются полосами близких к уровню Ферми и , таким образом , определяет электрическую проводимость твердого вещества. В неметаллах валентная зона представляет собой самый высокий диапазон энергий электронов, в котором электроны обычно присутствуют при абсолютной нулевой температуре, а зона проводимости - это самый низкий диапазон свободных электронных состояний . На графике электронной зонной структуры материала валентная зона расположена ниже уровня Ферми, а зона проводимости - над ним.

Различие между валентной зоной и зоной проводимости не имеет смысла в металлах, потому что проводимость происходит в одной или нескольких частично заполненных зонах, которые приобретают свойства как валентной зоны, так и зоны проводимости.

Ширина полосы [ править ]

В полупроводниках и изоляторах две зоны разделены запрещенной зоной , тогда как в полуметаллах зоны перекрываются. Запрещенная зона - это диапазон энергий в твердом теле, в котором электронные состояния не могут существовать из-за квантования энергии. Электропроводность неметаллов определяется восприимчивостью электронов к возбуждению из валентной зоны в зону проводимости.

Электропроводность [ править ]

Полупроводниковая зонная структура Более подробное описание зонной структуры
см. В разделе « Электропроводность и полупроводник» .

В твердых телах способность электронов действовать как носители заряда зависит от наличия свободных электронных состояний. Это позволяет электронам увеличивать свою энергию (т.е. ускоряться ) при приложении электрического поля . Точно так же дырки (пустые состояния) в почти заполненной валентной зоне также учитывают проводимость.

Таким образом, электропроводность твердого тела зависит от его способности перемещать электроны из валентной зоны в зону проводимости. Следовательно, в случае полуметалла с областью перекрытия электрическая проводимость высока. Если имеется небольшая запрещенная зона (E _g ), то поток электронов из валентной зоны в зону проводимости возможен только при подаче внешней энергии (тепловой и т. Д.); эти группы с малым E _g называются полупроводниками . Если E _g достаточно велико, то поток электронов из валентной зоны в зону проводимости становится незначительным при нормальных условиях; эти группы называются изоляторами .

Однако в полупроводниках присутствует некоторая проводимость. Это происходит из-за теплового возбуждения - некоторые электроны получают достаточно энергии, чтобы перепрыгнуть запрещенную зону за один раз. Попав в зону проводимости, они могут проводить электричество, как и дыра, которую они оставили в валентной зоне. Дырка - это пустое состояние, которое позволяет электронам в валентной зоне некоторую степень свободы.

См. Также [ править ]

• Электрическая проводимость для получения дополнительной информации о проводимости в твердых телах и другого описания зонной структуры.
• Море Ферми
• Полупроводник для полного объяснения зонной структуры материалов.
• HOMO / LUMO
• Valleytronics

Ссылки [ править ]

• «Хембио» .
• «Гиперфизика» .
• Киттель, Чарльз (2005). Введение в физику твердого тела . Вайли. ISBN 0-471-41526-X.

Внешние ссылки [ править ]

• Калькулятор энергии прямой запрещенной зоны