Енергетичні спектри в металах, діелектриках і напівпровідниках

Провідники – це речовини, що добре проводять електричний струм. Провідниками є метали. У них існує зона провідності. До того ж у провідників відсутня заборонена зона, оскільки сусідні дозволені зони перекриваються. Спрощену структуру енергетичних зон провід­ника наведено на рис. 4.22.а. Зону провідності заштриховано горизонтальними лініями. Попере­дню, розташовану нижче цілком заповнену зону, заштриховано похилими лініями.

Діелектрики – речовини, що не проводять електричний струм. На рис. 4.22.б зображена схема енергетичних зон. Тут усе дуже просто. Валентна зона цілком зайнята, а до наступної зони так далеко ( > 3 еВ), що туди електронові практично не дістатися. Тому верхня зона, позбавлена електронів, не може стати зоною провідності. Отже, маємо діелектрик.

Напівпровідники – речовини, здатні прово­дити електричний струм, але набагато гірше, ніж метали. У напівпровідників валентна зона цілком зайнята, а можлива зона провідності при порожня, як і в діелектриків. Проте ширина забороненої зони набагато менша, ніж у діелектриків. На рис. 4.22.в зображено схему енергетичних зон для власного напівпровідника. При ширині забороненої зони навіть теплової енергії досить для переходу в зону провідності.

Вузька заборонена зона – не єдина відмінність енергетичного спектра напівпровідника від енергетичного спектра діелектрика. У напівпровідниках істотну роль відіграють домішки. Кожний чужий атом спотворює правильне періодичне поле ідеального кристала, і це призводить до появи додаткових «домішкових» енергетичних рівнів, розміщених у забороненій зоні. Тепер електрону не обов’язково одним стрибком потрапляти з валентної зони в зону провідності, а можна поступово підніматися по такій «енергетичній драбині». При цьому в зону провідності можна легко ввести ще кілька електронів, забезпечивши додаткову домішкову провідність (рис. 4.22.г).

Поиск по сайту: