Katıların bant teorisi. Aptallar için Kuantum Mekaniği

Bu makale neyi katıların bant teorisi açıklar. Gösterilen, bunun bir temsilidir nedenin ne maddenin yapısı. yalıtkan ve yarı iletkenler farklı metallerin sonuçları.

Rozet ve Düğme

Bir gün çeşitli düğmeleri kaç kere tıklayarak olacak? Hatta bunu sayamazsınız gelip düşünülen Hiç kimse - bu eylem kadar tanıdık hale gelmiştir. Ve erkek, bu sadece metal bir elektrik akımı taşıyan ne kadar kolay sayesinde mümkündür olduğunu düşünmüyor. Akıllı telefonlarda eylemleri saymıyorum, su ısıtıcısı kaynatın, ışığı açın çamaşır makinesini çalıştırmak, devreyi tamamlamak ve iletkenler içinde elektronlar yerine insanların çalışmasına izin anlamına gelir. iletkenlik seti gibi olayların açıklanması. En belirgin, belki de katıların bant teoridir.

Atom ve su ısıtıcıları

lisedeyken Herkes bir fikir vardır atomun yapısı. Bir pozitif yüklü ağır çekirdeğe (proton ve nötron oluşur) etrafında hatırlayın Akciğerler küçük elektronları döndürün. Sayısı negatif parçacıkların tam olarak pozitif sayısına eşittir. amacıyla delik okuyucularına, tarzında açıklamaz "Aptallar için Kuantum Mekaniği." Bu, belirli bir kimyasal element çekirdek etrafında dönebildiği için her bir elektron yörünge kesinlikle sınırlıdır. Ayrıca, her tür tek bir model bu yörüngeleri atomları yer alır. Böylece bilim adamları sodyumdan selenyum ve arsenik gelen bor ayırt spektroskopçularla edildi. Bununla birlikte, doğal olarak, saf maddelere ek olarak, farklı kombinasyonlar sonsuz sayıda vardır. Kuantum mekaniği (Aptallar için, hatırlamalıyız okuyucu) kompleks bileşikleri yörüngeler kesiştiği bir bağlantı oluşturma, gerilmiş, dönüşümü, birleştirme iddia etmektedir. Onların kalitesi tipine bağlıdır: kovalent ve iyonik güçlü hidrojen, örneğin, daha zayıftır.

kristal yapı

Katı cisim daha zordur. katıların bant teorisini kullanır model için, genellikle mükemmel kristal alır. Bu sonsuz ve günahsız olduğu anlamına gelir - kendi yerde her atomu, toplam yükü sıfırdır. Çekirdek denge belirli bir pozisyon etrafında dalgalanma, elektronlar genel söyleyebiliriz. "Kolay" bir atom bitişiğindeki eksi yüklü parçacıklar bağışta bağlı olarak, bu dielektrik veya diğer metaller, bulutun katı önceden belirlenmiş bir elektronik yapıya elde edilir. Ben düşünürken vücut sıfır Kelvin olduğu anlamına gelir, tüm elektronlar kendilerine enerji asgari miktarda işgal farz olduğunu eklemek gerekir. Daha yüksek sıcaklıklarda, titreşim genliği çekirdekleri olarak ve elektronlar kuvvetli ve dolayısıyla ikinci yüksek işgal edebiliyoruz enerji seviyelerini. Negatif parçacıklar dağılımı daha "gevşek" olur. Sıcaklık çok önemli değildir gibi bazı sorunlar, bu önemlidir, ancak, bu olgu için.

Pauli prensibi ve yükleyici

katıların bant teorisi kavramı neyi Pauli prensibi hatırlamak sadece iyi elde edilebilir. şeker bir çanta, o zaman, bu çanta çok olursa, koşullu yükleyici birbirlerine empoze edecek - biz elektronlar hayal edin. Her "torba" uzaydaki yerini alıyor. elektronlar, bu belli bir durumda sadece bir tek bir sistem içinde olması anlamına gelir. Bu Pauli Dışlama ilkesidir. Biz akılda ideal koşulları var sıfır Kelvin sıcaklığı ve sonsuz kristali yani unutmayın. Bütün sistemi, sıcaklık, aynı koşullarda olan mekanik stres, kusurlar, bir bütün tüm bölgelerinde aynıdır.

Elektronik kristaller bölge

kristalde atomlu bir tipinin bir çokluğunu ihtiva edebilmektedir. maddenin bir mol on yirmi üçüncü derece elemanları ihtiva eder. Kaç mol kilogram başına, örneğin, tuz? Yani bile bile en küçük kristal hayal edilemeyecek birçok atom içerdiğini söyleyebiliriz. Her kimyasal element elektron yörüngelerinden kendi modeli vardır ve bunlar bir vücutta birkaç ise ne yapacağını? Sonuçta, Pauli ilkesine göre, farklı durumları kaplamalıdır. katıların band teorisi şu yol sunar - elektron yörüngeleri farklı enerjiler haline gelir. Aralarındaki fark, bunlar bastırılır o kadar küçüktür ki, sürekli bir bölge meydana getirmek üzere, çok sıkı bir şekilde birbirlerine yaslanan. Bu nedenle, atom elektron her düzeyde kütle kristal bir bölgeye dönüştürülür. katıların bant teorisinin elemanları izolatör ve iletkenler arasındaki farkı açıklamak yardımcı olabilir.

bölge içinde elektronik

Biz zaten atomun aynı yörüngeyi, kristal oluşumunu işgal elektronlar, bir sürü ne olduğunu tartıştık. Ama bölümün içini davranışları biz sönük gidene kadar. o metal ve dışı metaller arasındaki farkı belirler çünkü bu zaten önemli paylaşın. Yukarıda daha önce de belirtildiği gibi, katı bant teorisi tek tek atomlu bant içindeki enerji seviyeleri değişik yörüngeler hemen hemen sürekli bir spektrum oluşturur, böylece çok az farklılık gösterir. Böylece elektronun arasındaki potansiyel engelini aşmak için zor değil - bu bile ısı yeterlidir için, özgürce taşır. Bununla birlikte, evcil bandın her kendi limitleri vardır. diğerlerinden daha yüksek veya daha düşük olan bir enerji düzeyi her zaman vardır.

Değerlik yasak, iletkenlik

Bu bölgeler arasında bir elektron olabilir hangi bir düzeyde olduğunu enerji, bir alana sahiptir. grafikler, bu, beyaz bir boşluk olarak görünür. Ve o bant boşluğu aradı. Bu bariyer elektron can sadece pislik üstesinden gelmek için. Yani, o bu enerji için uygun almalıdır. atomların bu tip elektron varlığını izin büyük enerji bölgesi, valans bandı denilen, ve takip - iletkenlik.

Metal dielektrik

Katıların iletim bant teorisi iletim bandı elektronların varlığı veya yokluğu, bu akım bir madde akmaktadır ne kadar kolay gösterir tutar. Bu nedenle, farklı metaller ve yalıtkanlar. değerlik ile örtüşmektedir beri İlk durumda, iletim bandı zaten elektronları içeriyor. Bir aracı negatif parçacıklar ek enerji girişi olmaksızın elektromanyetik alanın etkisi altında hareket etmek üzere serbesttirler. Bu nedenle, metal elektrik akımı aslında, o kadar kolay görünür - anında, en kısa sürede alanı olarak. Aynı nedenle, tel çelik, bakır, alüminyum malzemeden imal edilmiştir.

Materyaller ise valans ve iletim bant enerji adlandırılan dielektrikler ile birbirlerinden ayrılmıştır. Bu elektronlar izin düşük düzeyde sıkışıp vardır. Bant boşluğu serbestçe hareket olabilir ki burada seviyesinden negatif parçacıkları ayırır. Ve elektronlar bildirilmesi gerekir enerji, üstesinden malzemeyi yok etmek. Ya tanınmayacak hale gelecek şekilde değiştirmek. Bu nedenle, plastik sargı telleri erir ve yanıklar, ama elektriği iletir etmez.

yarı iletkenler

Ama bir bant aralığı olan malzemeler bir ara sınıfı, ancak elektrik akımı, belirli koşullar altında yeteneğine. Onlar denir - yarı iletkenler. dielektrik gibi, onlar iletim ve değerlik arasında bir enerji açığı var. Ancak, bazı çabayla daha az ve üstesinden olduğunu. Klasik Yarı iletken (- Silisyum Latince) silikondur. Ünlü Silikon Vadisi bu maddenin kristalleri kullanımına dayalı teknolojiler için elektronik cihazları yaratmaktır ünlüdür.