Диэлектрики, полупроводники и проводники

В зонной теории твердого тела различия в электрических свойствах разных типов твердых тел объясняются 1) шириной запрещенных энергетических зон и 2) различным заполнением разрешенных энергетических зон.

Валентной зоной называется зона, полностью заполненная электронами. Зоной проводимости называется зона, либо частично заполненная электронами, либо свободная.

По характеру заполнения зон электронами все твердые тела можно разделить на три класса. (рис.6)

Диэлектрик Полупроводник

Металл

1 класс 2 класс 3 класс

Рис.6

1 класс тел содержит только целиком заполненные и совершенно свободные зоны.

У 2 класса под целиком заполненными нижними зонами, расположена зона укомплектованная частично.

У 3 класса тел верхняя целиком заполненная зона перекрывается с расположенной под ней свободной зоной. Такое перекрытие приводит к тому, что укомплектованы частично.

Различный характер заполнения зон электронами в твердых телах приводит к делению твердых тел по электрическим свойствам на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Необходимым условием проводимости тока твердым телом должно быть наличие свободных энергетических уровней, на которых электрическое поле сторонних сил могло бы перевести электроны. Такие условия имеют место у 2 и 3 класса. К ним относятся металлы.

Для неметаллического состояния характерным является отсутствие свободных уровней энергии в валентной зоне при температуре абсолютного нуля. Полоса возбужденных состояний отделена при этом от основной валентной зоны, запрещенным участком энергии ΔЕ, составляющем несколько эВ. Слабое поле не в состоянии ускорить электроны при абсолютном нуле и такое тело есть изолятор, т.е. диэлектрик – класс 1.

Между металлами и диэлектриками находятся полупроводники. Они тоже относятся к 1 классу, но ширина запрещенной зоны ΔЕ_п/п<< ΔЕ_д (~1 эВ) и сообщения тепловой энергии достаточно для перехода электрона в зону проводимости. При наложении электрического поля такие электроны создают ток.

Поиск по сайту: