Алмасындағы Энергиялық Бөліктер

Нил Бордың атомдық структура теориясына сәйкес, барлық атомдар орталық ядроның айналып тұратын дискретті энергия деңгейлерінде табылады (бұл тақырыпты “Атомдық энергия деңгейлері” мақаласында көбірек ұғымдай аласыз). Енді екі немесе одан да көп атомдар бір-біріне жақын орналасқан жағдайды қарастырайық. Бұл жағдайда, дискретті энергия деңгейлерінің құрылымы энергия диапазондарына өзгереді. Яғни, дискретті энергия деңгейлерінің орнында дискретті энергия диапазондары табылады. Мұндай кристалдардағы энергия диапазондарының пайда болу себебі - атомдардың электромагниттік күштер арқылы бір-бірімен өзара әсерленуі.
Сурет 1 типті энергия диапазондарының қарапайым құрылымын көрсетеді. Мұнда энергия диапазоны 1 изолдеген атомдың энергия деңгейі E1 ге, ал энергия диапазоны 2 E2 деңгейіне және сияқты.

Бұл, интеракциялаушы атомдардың ядроына жақын электрондар энергия диапазоны 1-ге, ал соңғы орбитадағы электрондар жоғары энергия диапазондарына әкеледі деп айтқанша болады.

Нақтыда, әрбір диапазонда көптеген жақын жақын орналасқан энергия деңгейлері бар.

Суреттен, әрбір энергия диапазонында пайда болатын энергия деңгейлерінің саны, қарастырылатын энергия диапазонының артуына пропорционал болып, өседі, яғни үшінші энергия диапазоны екіншісінен және біріншісінен шире болады. Келесі, бұл диапазондардың арасындағы аралықтар қолданылмайтын диапазон немесе диапазон аралығы деп аталады (Сурет 1). Олай болса, кристалдағы барлық электрондар қандай да бір энергия диапазонында болуы тиіс. Бұл, электрондардың энергия диапазон аралығында болмауын талап етеді.

Энергия диапазондарының түрлері

Кристалдағы энергия диапазондары артықтық түрлерінде болуы мүмкін. Бірнеше энергия диапазоны толығымен бос болып, бос энергия диапазондары деп аталады, ал басқалары толығымен толып, толық энергия диапазондары деп аталады. Адатта, толық энергия диапазондары - атомдың ядроына жақын жатқан төмен энергия деңгейлері болып, оларда қолданылатын электрондар жоқ, бұл олардың кондукцияға қолданылуы мүмкін емес. Сол сияқты, басқа энергия диапазондары бос және толық энергия диапазондарының комбинациясы болып, айырмалық энергия диапазондары деп аталады.
Осылайша, электроника өрісінде кондукция механизміне өзара қызығушылық танытады. Нәтижесінде, бұл энергия диапазондарының екеуі шексіздік қажеттілікті пайдаланады. Бұлар:

Валентті диапазон

Бұл энергия диапазоны валентті электрондарды (атомдың соңғы орбитадағы электрондар) қамтиды және толық немесе бөлік толық болуы мүмкін. Жылмалы температурда, бұл электрондарды қамтидың ең жоғары энергия диапазоны болады.

Кондукция диапазоны

Жылмалы температурда электрондармен толып тұрған эң төмен энергия диапазоны кондукция диапазоны деп аталады. Бұл энергия диапазоны атомдың ядроының тартылыс күшінен тәуелсіз болған электрондарды қамтиды.
Жалпы, валентті диапазон - кондукция диапазонынан төмен энергия деңгейінде және энергия диапазон диаграммасында (Сурет 2) оның астында табылады. Валентті диапазондағы электрондар атомдың ядроына жақын орналасқан және материалды активтеп (мисалы, термодинамикалық) кондукция диапазонына өтуі мүмкін.

Энергия диапазондарының маңызы

Материалдар арқылы кондукция ғана қолданылатын электрондар арқылы өткізілетіні белгілі. Бұл факт энергия диапазон теориясы арқылы "кондукция диапазонындағы электрондар ғана кондукция механизмине қолданылады" деп қайта айтылған. Сондықтан, материалдарды энергия диапазон диаграммасына қарағанда әртүрлі категорияларға бөлуге болады.
Мисалы, энергия диапазон диаграммасы валентті және кондукция диапазондарының арасында қарапайым қиылысуын көрсетсе (Сурет 3а), бұл, материалда көптеген қолданылатын электрондар бар, сондықтан ол жақсы электр өтуші болып, металл ретінде қарастырылады.

Сол сияқты, егер бізде валентті және кондукция диапазондарының арасында үлкен аралық бар (Сурет 3б) энергия диапазон диаграммасы болса, бұл, материалға үлкен энергия берілуі керек, сондықтан кондукция диапазоны толық болады. Бұл, кейде қиын немесе практикалық емес. Бұл, кондукция диапазонын электрондарсыз қалдыратын, сондықтан материал кондукцияға қолданылмайды. Сондықтан, бұл материалдар изоляторлар болады.
Енді, егер бізде валентті және кондукция диапазондарының арасында қарапайым аралық бар (Сурет 3в) материал бар болса, вальентті диапазондағы электрондарын кондукция диапазонына өту үшін қысқа энергия берілуі мүмкін. Бұл, өзінде материал изолятор болса да, оны активтеп кондукцияға қолданылуы мүмкін. Сондықтан, бұл материалдар полупроводники деп аталады.

Тұжырым: Оригиналды сыйлаңыз, жақсы мақалаларды бөлісу арқылы, егер автордық құқықтарды бұзулған болса, өшіру үшін хабарласыңыз.