Valenční a vodivá pásma - Valence and conduction bands

Plnění elektronických stavů v různých druzích materiálů v rovnováze . Zde je výška energie, zatímco šířka je hustota dostupných stavů pro určitou energii v uvedeném materiálu. Stín sleduje distribuci Fermi – Dirac ( černá : všechny státy jsou vyplněny, bílá : žádný stát není vyplněn). V kovů a polokovů na Fermiho E F leží uvnitř alespoň jednoho pásu.
V izolátorech a polovodičích je úroveň Fermiho uvnitř mezery v pásmu ; v polovodičích jsou však pásma dostatečně blízko k Fermiho úrovni, aby mohly být tepelně osídleny elektrony nebo otvory .
Upravit

V pevných látkách je valence pásmo a pásmo vodivosti jsou pásy nejblíže k Fermiho , a tak určit elektrické vodivosti pevné látky. V nekovech je valenční pásmo nejvyšším rozsahem protonových energií, ve kterých jsou elektrony normálně přítomny při absolutní nulové teplotě, zatímco vodivé pásmo je nejnižší rozsah prázdných elektronických stavů . Na grafu struktury elektronového pásma materiálu je valenční pásmo umístěno pod úrovní Fermiho, zatímco vodivé pásmo je umístěno nad ním.

Rozdíl mezi valenčními a vodivými pásmy nemá u kovů smysl, protože vedení se vyskytuje v jednom nebo více částečně vyplněných pásmech, které přebírají vlastnosti valenčních i vodivých pásem.

Mezera v pásmu

Hlavní článek: Band gap

V polovodičích a izolátorech jsou dvě pásma oddělena mezerou v pásmu , zatímco v semimetálech se pásma překrývají. Pásová mezera je energetický rozsah v pevné látce, kde kvůli kvantizaci energie nemohou existovat žádné stavy elektronů . Elektrická vodivost nekovů je určena citlivostí excitovaných elektronů z valenčního pásma do vodivého pásma.

Elektrická vodivost

Struktura pásma polovodičů (spousta pásem 2). Svg
Polovodičová struktura pásma Podrobnější popis struktury pásma
najdete v části elektrické vedení a polovodiče .

V pevných látkách závisí schopnost elektronů působit jako nosiče náboje na dostupnosti prázdných elektronických stavů. To umožňuje elektronům zvýšit jejich energii (tj. Zrychlit ), když je aplikováno elektrické pole . Podobně otvory (prázdné stavy) v téměř naplněném valenčním pásmu také umožňují vodivost.

Elektrická vodivost pevné látky jako takové závisí na její schopnosti proudit elektrony z valence do vodivého pásma. Proto je v případě polokovu s překrývající se oblastí elektrická vodivost vysoká. Je-li malá skupina mezera (E g ), pak je tok elektronů z Valence do pásma vodivosti je možné pouze tehdy, je-li zadán vnější energie (tepelné, atd.); Tyto skupiny s malým E g se nazývají polovodiče . V případě, že E g je dostatečně vysoký, pak je tok elektronů z Valence do pásma vodivosti zanedbatelný za normálních podmínek; tyto skupiny se nazývají izolátory .

U polovodičů však existuje určitá vodivost. Je to způsobeno tepelným buzením - některé elektrony získají dostatek energie, aby najednou překonaly mezeru v pásmu. Jakmile jsou ve vodivém pásmu, mohou vést elektřinu, stejně jako díra, kterou po sobě zanechali ve valenčním pásmu. Díra je prázdný stav, který umožňuje elektronům ve valenčním pásmu určitý stupeň volnosti.

Viz také

Reference

  • „Chembio“ .
  • „Hyperfyzika“ .
  • Kittel, Charles (2005). Úvod do fyziky pevných látek . Wiley. ISBN 0-471-41526-X.

externí odkazy