Kristallyneri energetik tarberutyan

Նիլս Բորի ատոմի կառուցվածքի տեսության համաձայն, բոլոր ատոմները ունեն դիսկրետ էներգիայի մակարդակներ իրենց կենտրոնական միջուկի շուրջ (ավելի տեղեկատվություն կարող եք գտնել «Ատոմային էներգիայի մակարդակներ» հոդվածում)։ Հիմա պատկերացրեք, որ երկու կամ ավելի այդպիսի ատոմներ դրված են մի մյուսի կոչք։ Այդ դեպքում դիսկրետ էներգիայի մակարդակների կառուցվածքը փոխակերպվում է էներգիայի զոների կառուցվածքի։ Այսինքն, դիսկրետ էներգիայի մակարդակների փոխարեն կարող ենք գտնել դիսկրետ էներգիայի զոներ։ Այդպիսի էներգիայի զոների կառուցվածքի ձևավորման պատճառը ատոմների փոխազդեցությունն է, որը առաջացնում է դրանց միջև գոյացող էլեկտրամագնիսական ուժերը։
Նկար 1-ը ցույց է տալիս այդպիսի էներգիայի զոների կառուցվածքի տիպական դասավորությունը։ Այստեղ էներգիայի զոն 1-ը կարող է համարվել անկախ ատոմի E1 էներգիայի մակարդակի նմանակար և էներգիայի զոն 2-ը՝ E2 մակարդակի նմանակար և այլն։

Սա համարժեք է ասելու, որ փոխազդող ատոմների միջուկի շուրջ գտնվող էլեկտրոնները կազմում են էներգիայի զոն 1-ը, իսկ դրանց համապատասխան արտաքին ուղեծրերում գտնվող էլեկտրոնները հանգեցնում են բարձր էներգիայի զոնների։

Իրականում, յուրաքանչյուր այդպիսի զոն կազմակերպում է շատ մոտ տեղավորված էներգիայի մակարդակներ։

Նկարից պարզ է, որ մի որոշ էներգիայի զոնում հանդիպող էներգիայի մակարդակների քանակը ավելանում է դիտարկվող էներգիայի զոնի մեծացման հետ, այսինքն, երրորդ էներգիայի զոնը լայնանում է երկրորդի համեմատ, որը իր հերթին լայն է առաջինի համեմատ։ Հետո, այդ զոների միջև գտնվող տարածությունը կոչվում է արգանդ կամ զոնային լուրջություն (Նկար 1)։ Ավելին, կրիստալում գտնվող բոլոր էլեկտրոնները կրում են նախապես կառավարվել այնպես, որ գտնվեն մի որոշ էներգիայի զոնում։ Սա նշանակում է, որ էլեկտրոնները չեն կարող գտնվել էներգիայի զոնային լուրջության տարածության մեջ։

Էներգիայի զոների տեսակներ

Կրիստալների էներգիայի զոները կարող են լինել տարբեր տեսակների։ Մի քանիսն ամբողջությամբ դատարկ կլինեն, որը դրանց անվանում է դատարկ էներգիայի զոներ, իսկ մի քանիսն ամբողջությամբ լի կլինեն և անվանում են լի էներգիայի զոներ։ Սովորաբար լի էներգիայի զոները կլինեն ատոմի միջուկի նկատմամբ ավելի մոտ գտնվող ցածր էներգիայի մակարդակներ և ոչ ոք ազատ էլեկտրոն չկա, որը նշանակում է, որ դրանք չեն կարող հանդիպել հոսանքի համար։ Գոյություն ունեն նաև դատարկ և լի էներգիայի զոների կոմբինացիա կոչվող խառն էներգիայի զոներ։
Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնիկայի ոլորտում մի հատուկ հետաքրքրություն է կառաջացնում հոսանքի մեխանիզմը։ Արդյունքում, այստեղ երկու էներգիայի զոն ստանում են առավել կարևորություն։ Դրանք են

Վալենտային զոն

Այս էներգիայի զոնը կազմակերպում է վալենտային էլեկտրոնները (ատոմի ամենահետ գտնվող ուղեծրերի էլեկտրոնները) և կարող է լինել կամ ամբողջությամբ կամ մասնակի լի։ Տաք սենյակային պայմաններում դա ամենաբարձր էներգիայի զոնն է, որը կազմակերպում է էլեկտրոնները։

Հոսանքի զոն

Տաք սենյակային պայմաններում սովորաբար չլինող էլեկտրոններով ամենացածր էներգիայի զոնը կոչվում է հոսանքի զոն։ Այս էներգիայի զոնը կազմակերպում է ատոմի միջուկի հոգու ուժից ազատ էլեկտրոններ։
Ընդհանուր առմամբ, վալենտային զոնը էներգիայով ցածր է հոսանքի զոնի համեմատ և այդ պատճառով էներգիայի զոնների դիագրամում գտնվում է հոսանքի զոնի ներքև։ Վալենտային զոնի էլեկտրոնները թույլ կցված են ատոմի միջուկին և տանում են հոսանքի զոն, երբ նյութը ակտիվացվում է (օրինակ, ջերմային)։

Էներգիայի զոների կարևորությունը

众所周之，材料中的导电是由其中的自由电子引起的。这一事实可以通过能带理论重新表述为“只有导带中的电子才能参与导电机制”。因此，通过查看其能带图，可以将材料分类为不同的类别。
例如，如果能带图显示价带和导带之间有相当大的重叠（图3a），那么这意味着该材料中有丰富的自由电子，因此它可以被认为是一种良好的 conductor 电导体，即金属。

另一方面，如果我们有一个 energy band 能带图，其中价带和导带之间有很大的间隙（图3b），这意味着我们需要向材料提供大量能量才能获得填充的导带。有时这可能很困难，甚至在实际中是不可能的。这会导致导带中没有电子，从而使材料无法导电。因此，这类材料将是 insulators 绝缘体。
现在，假设我们有一种材料，其价带和导带之间的分离如图3c所示。在这种情况下，只需提供少量的能量就可以使价带中的电子占据导带。这意味着虽然这种材料通常是绝缘体，但可以通过外部激发将其转换为导体。因此，这些材料被称为 semiconductors 半导体。

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.