Banda solidoen teoria. Dummies mekanika kuantikoa

Artikulu honek azaltzen du zer band solidoen teoria. Agerian, zer arrazoi ordezkaritza bat dela da materiaren egitura. Metalen dielektrikoak eta erdieroaleak desberdinak emaitzak.

Rosette eta Button

Zenbat aldiz, egun bat, hainbat botoiak egingo dugu klik? Inor ez nahiz eta pentsatu etortzen ezin zenbatu du - bihurtu da, beraz ezagunak ekintza hori. Eta gizona ez du uste hori guztia, bakarrik zein erraza da metaletan korronte elektrikoa egitea da esker. argia piztu, irakiten lapiko, garbigailua exekutatu, ez telefonoan ekintzak aipatzearren, esan zirkuitua osatzeko eta eroale batean elektroiak ordez pertsonen lan baimendu. fenomeno horien eroankortasun multzoa bezala azalpena. nabarmenena, agian, banda solidoen teoria da.

Atom eta lapiko

Guztioi batxilergoko zen, ideia bat du atomo egitura. positiboki kargatutako nukleo astun bat (protoi eta neutroi ditu) inguruan Gogoratzen biratu birikak elektroi gutxi. kopurua partikula negatibo zehazki positibo kopurua berdinak. Ordena ez aspertzeko irakurleek, azaldu estiloan "Quantum Dummies mekanika". elektroi orbita bakoitza zorrozki mugatua da, eta horretarako egiten core inguruan biratu ahal ematen elementu kimiko batean. Aldi berean, espezie bakoitzak eredua berezia orbitak esaterako atomoen. Zen hain spectroscopists zientzialari bereizteko boron selenioa eta artsenikoa sodio from. Hala ere, naturan substantzia purua gain, ez dago konbinazio ezberdinak kopurua infinitua dira. mekanika kuantikoa (Dummies For, irakurleak gogoan izan behar du) argudiatzen du konposatu konplexuak ere orbitak hori gurutzatzen, bateratzeko, eraldatu, luzatu, konexio bat sortzeko. Haien kalitatea motaren araberakoa: kobalenteak eta ionikoak indartsuagoa, hidrogenoa, adibidez, ahulagoa da.

kristal-egitura

gorputz solidoa zailagoa da. eredua, taldearen solidoen teoria erabiltzen du, arrunt kristal perfektu bat hartu. Horrek esan amaigabeak eta sin gabe dela - bere lekua kabuz atomo bakoitzak, kuota zero da. Kernel oreka-egoera zehatz baten inguruan aldaketarik, baina elektroiak orokorra esan daiteke. nola "erraza" atomo bat dona bere aldameneko partikula negatibo arabera, dielektrikoak edo metalak hodei egitura elektronikoak zorrotz aurretik zehaztutako lortzen da. orduan kontuan dela suposatzen da elektroiak guztiek gutxieneko energia kopuru okupatzen haiei, eta horrek esan nahi du gorputz hori zero Kelvin da gehitu behar dut. tenperatura altuagoetan, oszilazio anplitudea nukleoak eta elektroiak biziki eta, beraz, azken hau ere handiagoa okupatzen gai dira energia mailak. partikula negatiboak banaketa bilakatzen gehiago "suelto". arazo batzuk ere, garrantzitsua da, hala ere, fenomeno hori azaltzeko, hala nola tenperatura ez da hain garrantzitsua da.

Pauli printzipioa eta kargatzailea

banda solidoen teoria kontzeptua lortu ahal izango da gogoratzea zer Pauli printzipioa bakarrik ona. Azukre-poltsa bat, ondoren, poltsa horiek asko bada, baldintzapeko kargatzailea izango inposatu elkarri dute - hori elektroiak imajinatu badugu. "Poltsa" bakoitzak bere lekua hartzen espazioan. Elektroiak, honek esan nahi du, egoera jakin batean bat bakarrik sistema bat ere izan daiteke. Hau Pauli bazterketa printzipioa da. Kontuan baldintza egokiak kontuan dugula, alegia zero Kelvin tenperatura, eta kristal infinitua. Sistema osoa da tenperatura, baldintzen berean estres mekanikoa, akatsak osotasunean leku guztietan berdinak dira.

kristalak Elektronikoa zona

kristala ere, atomo mota bat pluraltasuna. Substantzia mole bat edo hamar hogeita hirugarren maila elementu osatzen dute. Zenbat mol kilo bakoitzeko, adibidez, gatza? Beraz, zuk ere esan daiteke, nahiz eta kristal txikiena atomoz unimaginably asko. elementu kimiko bakoitzak bere elektroi orbita eredua du, eta gutxi batzuk dira gorputz batetan bada zer egin? Azken finean, Pauli bazterketa printzipioa arabera, estatu desberdinetan okupatu behar dute. Band solidoen teoria honela eskaintzen - elektroi orbitak energia desberdinak bihurtu. Bien arteko aldea hain txikia dutela sakatzen direnean da, etengabeko zona bat osatzeko elkarrengandik bermaturik oso ongi. Horrela, atomo batean elektroi-maila bakoitzeko da, ontziratu kristal in zona bihurtuta. banda solidoen teoria elementu isolatzaileak eta eroale arteko aldea azaldu lagun dezake.

eremuaren barruan Elektronikoa

Dagoeneko eztabaidatu dugu zer ari den elektroi, zein atomo batean orbitan bera, kristal eraketa okupatzen asko gertatzen ari da. Baina beraien zona barruan portaera unlit utzi dugun arte. Share honetan dagoeneko garrantzitsua metalak eta ez-metalak arteko aldea zehazten delako. Dagoeneko aipatu bezala, banda solidoen teoria erakusten atomo indibidualen banda barruan energia mailak orbitak ezberdinak datoz orain gutxi ia etengabeko espektro bat osatzen duten. Horrela, elektroiaren arteko balizko hesia gainditzeko ez da zaila - hunkitzen badute libreki, hau da nahikoa, nahiz eta bero. Hala ere, onartzen banda bakoitzak bere mugak ditu. Beti dago energia-maila bat dela handiagoa edo txikiagoa besteek baino.

Valence debekatuta, eroankortasun

zonalde horien arteko energia, eta han mailan ez den elektroi bat izan daiteke azalera dute. grafikoak ere, hutsune zuriak bezala agertzen da. Eta banda hutsunea deitu zuen. barrera elektroi hori bakarrik jerk gainditzeko. Beraz, energia hau egokia jaso behar zuen. Energia handiena duen zona, eta horrek atomo mota honetan baimentzen elektroiak existentzia deritzo balentzia bandaren, eta bertan honako - Eroankortasun.

Metal dielektriko

Kondukzioa banda solidoen teoria mantentzen presentzia edo absentzia elektroiak eroapen banda hori adierazten du nola erraz egungo substantzia hau isurtzen. Metalen eta dielektrikoak Horrela ezberdinetan. Lehen kasuan, eroankortasuna banda dagoeneko elektroi ditu, Balentzia teilakatuta geroztik. Bitarteko ezezko partikula A free to the elektromagnetikoak eremuan ekintza pean mugitu, edozein energia sarrera gabe daude. Beraz, metal korronte elektrikoa agertzen da hain erraza, hain zuzen ere - berehala, eta eremuaren eta azkarren. Eta arrazoi beragatik, alanbre da altzairuzko, kobrea, aluminiozko egin.

Material horren Balentzia eta eroankortasuna banda bereizita energia-izeneko dielektriko batek. elektroi hauek maila txikiagoa baimentzen harrapatuta. Band hutsune mailan bertan mugitu ahal izan dute libreki partikula negatibo bereizten. Eta energia hori elektroiak egon behar du gainditzeko, materiala suntsitu. Edo aldatu bere propietate aitorpena haratago. Beraz, itzulbiratu plastikozko hariak urtzen eta erredurak, baina ez du elektrizitatea egiteko.

erdieroaleak

Baina badira tarteko direla bandgap dute materialen class bat da, baina korronte elektrikoa egiteko gai baldintza jakin batzuetan. deitzen dira - erdieroaleak. dielektriko bezala, eroankortasuna eta balentzia arteko energia hutsune bat dute. Hala ere, gero eta gainditzeko ahalegin batzuk da. semiconductor Klasikoa silizioa (- Silicium latinez) da. Famatua Silicon Valley famatua oinarritutako substantzia horren kristalak erabilerari buruzko teknologien da gailu elektronikoak sortzeko.