Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow змін-зору arrow ЗОНИ ЕНЕРГЕТИЧНІ
   

ЗОНИ ЕНЕРГЕТИЧНІ

в кристалах — області дозволених та заборонених значень енергії електронів, що рухаються в кристалах; одне з осн. понять зонної теорії. Якщо вільний електрон може рухатися з будь-якою енергією, то енергія Е локалізованих в атомах електронів набуває лише дискретних значень (див. Атом). Енерг. спектр електронів у кристалі займає проміжне місце між цими двома крайніми випадками. Коли певну просторову гратку, в якій атоми розміщені на далекій віддалі один від одного, стиснути так, щоб віддалі між атомами в ній дорівнювали міжатомним проміжкам d0 в реальних кристалах, то початкові вузькі рівні окремих атомів розширяться в енерг. зони, розділені зонами заборонених значень енергії (мал.); при цьому можливе перекривання зон, які виникають з різних енерг. рівнів. Кожна зона дозволених значень енергії буде складатися з великої кількості дуже близько (квазінеперервно) розташованих рівнів. Причина розширення дискретних рівнів у зони зумовлена хвильовими властивостями електронів, завдяки чому вони можуть проникати крізь потенціальний бар'єр, який розділяє атоми (див. Тунельний ефект). Імовірність такого проникання (тунелювання) залежить від висоти і товщини потенціального бар'єра. Для сильно зв'язаних з ядром електронів внутр. електронних оболонок атомів ця імовірність мала, для слабко зв'язаних валентних електронів — велика. Енерг. рівні валентних електронів перетворюються в досить широкі зони (1—10 еВ). Енергія електрона, що рухається в періодичному полі кристалічної гратки, характеризується квазі-

імпульсом р = ћk, де ћ — Планка стала, k — хвильовий вектор електрона в кристалі. Простір квазіімпульсу можна розділити на окремі області, т. з. зони Бріллюена, всередині яких енергія неперервно залежить від р, а на границях зазнає розриву. За Паулі принципом, у кожному квантовому стані з певним квазіімпульсом може перебувати не більше двох електронів (з протилежно орієнтованими спінами). При абс. нулі т-ри електрони заповнюють енерг. зону з найменших енергій — цілком або до певного макс. рівня (див. Фермі енергія). Цілком заповнені зони наз. валентними зонами, а порожні і частково заповнені — зонами провідності. Порожні і цілком заповнені зони не впливають на електропровідність, оскільки електр. поле в цьому разі не може спричинити перерозподіл електронів за швидкостями. Електр. поле переводить електрони в частково заповнених зонах на вакантні рівні і зумовлює їхній впорядкований рух, тобто електр. струм. Тіла з лише порожніми та цілком заповненими зонами є діелектриками і напівпровідниками, а з частково заповненими — металами. Якщо зона майже повністю заповнена, то при розгляді й інтерпретації різних явищ простіше стежити не за переміщенням усіх електронів, а за переміщенням не зайнятих у зоні станів — дірок. При введенні в кристал домішкових атомів або при наявності ін. структурних дефектів гратки (див. Дефекти в кристалах) у забороненій зоні можуть з'являтися вузькі енерг. рівні. Електрони, що займають їх, локалізовані біля домішкових атомів (дефектів). Домішкові атоми, при збудженні яких електрон з локалізованого рівня попадає в зону провідності, наз. донорами, а домі пікові центри, які при збудженні можуть захоплювати електрон з валентної зони, створюючи в ній дірку,— акцепторами.

Літ.: Давыдов А. С. Теория твёрдого тела. М., 1976; Каллуэй Дж. Теория энергетической зонной структуры. Пер. с англ. М., 1969.

П. М. Томчик.

Зони енергетичні - leksika.com.ua

 

Схожі за змістом слова та фрази