Kristalllardagi energiya zonaları

Нил Борнинг атом туркуви теорияси бойича, барча атомлар ортагачи мавжуд эсас энергия деңгизлари (бундай мақолада кўпроқ маълумотлар “Атом энергия деңгизлари” мақоласида). Эндик икки ёки андан кўпроқ атомлар бир-бирга яқин joylashtirilgan holni ko'rib chiqaylik. Bu holatda, ularning дискрет энергия деңгизлари энергия бандлар структурасига айланади. Яъни, дискрет энергия деңгизларининг орнида дискрет энергия бандларини кўриш мумкин. Бундай энергия бандларининг кристалларда формалашувчи сабаби - атомлар ортида электромагнит кучлар натижасида пайда болган мувафақиятли ва боғланиш.
Рисунок 1 бундай энергия бандларининг типик жосалмасин көрсатади. Буерда энергия банд 1 изолирован атомдин энергия деңгизи Е1 га окшаши келиши мумкин ва энергия банд 2 Е2 деңгизига ва шундай.

Бу интеракциядаги атомлар ортагачидаги электронлар энергия банд 1 ни ташkil etishiga эквивалент бўлади, ал эса уларнинг такrorlash orbitsidagi электронлар юқори энергия бандларини ташкил этади.

Реалда, ҳар бир банд кўп энергия деңгизларини қамраб олади, булар өчта жакын бир-бирга.

Рисунокдан, аниқ ҳолда, аниқ энергия бандига кирган энергия деңгизлар сони энергия банди кўтармаганча ошиши кўринади, яъни, учунчи энергия банди иккинчисидан кенграк, бу эса биринчисига нисбатан кенграк. Кейин, ҳар бир банд ортасидаги ўрни ҳоримсолоқ банд ёки банд аралиги деб аталади (Рисунок 1). Ал эса, кристалдаги барча электронлар ҳеч қандай энергия бандида ўрнатилиши лозим. Бу эса, электронлар энергия банд аралигида топила олмайдиганин билдиради.

Энергия бандлар турлари

Кристалларда энергия бандлар арзанда турларга бўлинади. Аниқ ҳолда, бир неча тафсиллаш ҳеч қандай электрон барлигини эгалишга туриши үчун бос энергия бандлар деб аталади, ал эса бир неча тафсиллаш ҳамма ҳеч қандай электрон барлигини эгалишга туриши үчун толган энергия бандлар деб аталади. Адатта, толган энергия бандлар низодан энергия деңгизлар булиб, атом ортагачига яқин йўтади ва бепул электрони йўқ, бу эса, улар кондукция ҳақида фикр йўқ. Шундай ҳам, энергия бандлар ва толган энергия бандлар комбинацияси булиб, улар бирарала энергия бандлар деб аталади.
Лекин электроника сохасида, кондукция механизмига алоқадор фикр йўқ. Натижада, эрта ҳолда, икки энергия банд экстремал тажриба олган. Улар:

Валент банд

Бу энергия банд валент электронлар (атом ортагачидаги энг ташқи орбитадаги электронлар) билан толган бўлиши мумкин. Ота температурада, бу энг юқори энергия банд булиб, электронлар бар.

Кондукция банд

Ота температурада электронлар тўликом бос бўлган энг паст энергия банд кондукция банд деб аталади. Бу энергия банд атом ортагачидан бепул электронлар бар.
Жалпы руйда, валент банд кондукция банддан паст энергияда булиб, энергия банд диаграммасида (Рисунок 2) ундан пастда топилади. Валент банддаги электронлар атом ортагачига бепул булиб, материал активлашганда (масалан, термал) кондукция бандга ўтади.

Энергия бандлар аҳамияти

Материаллар арқилик кондукция фақат бепул электронлар томонидан амалга оширилади. Бу факти энергия банд теорияси бойича "кондукция банддаги электронлар фақат кондукция механизмига ҳисса қосишади" деган қийматда кайта билдириш мумкин. Натижада, энергия банд диаграммасин кўриб чиқиш орқали материалларни турли категориялarga бўлиш мумкин.
Масалан, агар энергия банд диаграммаси валент ва кондукция бандлар ортида кенг аралашуви кўрсатилса (Рисунок 3а), бу материалда кўп бепул электронлар бар, бу эса, унинг қурудлик кондуктор булишини билдиради, яъни, металл.

Акс холда, агар энергия банд диаграммасида валент ва кондукция бандлар ортида кенг аралашуви кўрсатилса (Рисунок 3б), бу материалга кенг энергия бериш лозим, шунда унинг толган кондукция бандини олиши мумкин. Бу эса, кейинча, бу қийин ёки ҳатто практикада мумкин эмас. Бу кондукция банд электронларсиз қолади, бу эса, материал кондукция қилмайди. Шундай қилинган материаллар изоляторлар булиши мумкин.
Эндик, агар биз валент ва кондукция бандлар ортида кичик аралашуви бор материалга эга бўлсак (Рисунок 3в), бу эса, валент банддаги электронлар кичик энергия берилганда кондукция бандга ўтади. Бу эса, ҳеч қандай материаллар адатда изоляторлар, лекин алар ҳардордан ташқари активлаштирилганда кондукторларга айланади. Шундай қилинган материаллар полупроводники деб аталади.

Изоҳ: Оригинални ҳурмат қилинг, яхши мақолалар булиб, агар интихоб қилинган бўлса, олиб ташланган.