Kristallarda Enerji Zonaları

Neyl Bohr-un atom strukturu nəzəriyyəsinə görə, bütün atomlar mərkəzi yadırlarının etrafında diskret enerji səviyyələrə malikdir (bu haqqında daha çox məlumat "Atom Enerji Səviyyələri" məqaləsində tapılabilir). İndi iki və ya daha çox belə atomun bir-birinə yaxın yerləşdiyi halı nəzərə alaq. Bu halda, onların diskret enerji səviyyələrinin strukturu enerji qrup strukturuna çevrilir. Yəni, diskret enerji səviyyələrin yerinə, diskret enerji qrupları tapılır. Bu kimi kristallarda enerji qruplarının formalaşmasının səbəbi, onlar arasında eyni zaman elektrik-maqnetik gücün təsiri ilə meydana gələn təbii müntəzəmidir.
Şəkil 1 belə enerji qruplarının tipik sıralamasını göstərir. Burada, enerji qrupu 1 izolasiya edilmiş atomun enerji səviyyəsi E1-ə bənzədə bilər və enerji qrupu 2 isə səviyyə E2-yə və s.

Bu, etibarlı olan ki, müntəzəm atomların yadırlarına yaxın olan elektronlar 1-ci enerji qrupunu təşkil edir, əksər də, onların dış orbitlərindəki elektronlar yüksək enerji qruplarına səbəb olur.

Gerçəkdə, hər bir bu qrup bir çox yaxın yerləşmiş enerji səviyyələrdən ibarətdir.

Şəkildən aydın olur ki, müvafiq enerji qrupunda görünən enerji səviyyələrin sayı, nəzərə alınan enerji qrupunun artması ilə artır. Başqa cür desək, üçüncü enerji qrup ikinci qrupdan genişdir, lakin birinci qrupla müqayisədə daha genişdir. Növbəti, hər bir bu qruplar arasındakı boşluq məhəl qrupu və ya qrup aralığı adlanır (Şəkil 1). Daha da əlavə, kristalda mövcud olan bütün elektronlar hər hansı bir enerji qrupunda olmalıdır. Bu da öz növbəsində, elektronların enerji qrup aralığında tapılmamaqlarını deməkdir.

Enerji Qrupları Növləri

Kristaldakı enerji qrupları müxtəlif növlər ola bilər. Bunlardan bir hissəsi tamamilə boş olduğu üçün boş enerji qrupları, digər bir hissəsi isə tamamilə dolu olduğu üçün dolu enerji qrupları adlanır. Adətən, dolu enerji qrupları atomun yadırına yaxın olan aşağı enerji səviyyələridir və özgür elektronu olmadığı üçün iletə bilmez. Həmçinin, boş və dolu enerji qruplarının kombinasiyasından ibarət başqa bir set enerji qrupları də mövcuddur, bu qruplar qarışık enerji qrupları adlanır.
Bununla birlikdə, elektronika sahəsində iletə mekanizmi ilə əlaqəli olaraq, iki enerji qrupu böyük öneme malikdir. Bu qruplar:

Valens Qrupu

Bu enerji qrupu valens elektronlarından (atomun ən xarici orbitindəki elektronlar) ibarətdir və tamamilə və ya qismən dolu ola bilər. Otaq temperaturunda, bu ən yüksək enerji qrupudur və elektronları içərən qrupdur.

İletmə Qrupu

Ən aşağı enerji qrupu, otaq temperaturunda elektronlar tərəfindən adətən dolu olmayan, iletmə qrupu adlanır. Bu enerji qrupu, atomun yadırının cazibə gücündən azad olan elektronlardan ibarətdir.
Ümumiyyətlə, valens qrupu iletmə qrupu ilə müqayisədə aşağı enerjidir və enerji qrup şemasında iletmə qrupunun altında yerləşir (Şəkil 2). Valens qrupundaki elektronlar atomun yadırına zəif bağlanmışdır və material təzyiq olunduqda (məsələn, istilik ilə) iletmə qrupuna keçir.

Enerji Qruplarının Önəmi

Materialların iletə maddəsi olan özgür elektronlar tərəfindən yalnızca iletə bilər. Bu fakt enerji qrup nəzəriyyəsi daxilində "iletmə qrupunda olan elektronlar iletə mekanizminə yalnızca onlar girməlidir" kimi ifadə edilə bilər. Sonuçda, enerji qrup şemasına baxaraq, materialları fərqli kategoriyalara ayırmaq mümkündür.
Məsələn, enerji qrup şeması valens və iletmə qrupları arasındakı böyük örtüşməni göstərsə (Şəkil 3a), bu, materialda bol miktardaki özgür elektron olduğunu və onun əlimizdən yaxşı iletə maddə olduğunu, yəni metal olduğunu deməkdir.

Digər tərəfdən, əgər bizim enerji qrupu şeması varsa, burada valens və iletmə qrupları arasındakı böyük boşluq varsa (Şəkil 3b), bu, materialın dolu iletmə qrupunu almaq üçün böyük miktarda enerji lazımdır. Bəzən, bu çətin və ya praktiki olaraq mümkün deyil. Bu, iletmə qrupunu elektronlardan uzaklaşdıracaq və material iletə bilməyəcək. Beləliklə, belə materiallar dieləktik olacaqdır.
İndi, deyək ki, bizim bir materialımız var və valens və iletmə qrupları arasındakı qısa ayrılmaları Şəkil 3c-də göstərilən kimi. Bu halda, valens qrupundaki elektronları iletmə qrupuna keçirmək üçün kiçik miktarda enerji vermək olar. Bu, belə materialların adətən dielektiklər olmasına baxmayaraq, onları xarici şəkildə təzyiq edərək iletə maddələrə çevirmək mümkündür. Bu səbəbdən, bu materiallar yarımiletə maddələr adlanır.

Beyan: Özəllikləri hörmətli, yaxşı məqalələr paylaşılaraq layıq, əgər hüquqi məsələlər yaranarsa, silinməsi üçün əlaqə saxlamaq lazımdır.