Электропроводность твердого тела. Металлы, полупроводники, и диэлектрики
 Скачать 274.03 Kb.
|
Электропроводность твердого тела. Металлы, полупроводники, и диэлектрики Мельников Сергей, студент группы МЕН-300206 Уральский федеральный университет им Б.Н. Ельцина Институт естественных науки и математики Преподаватель: доктор физико-математических наук Т.Б.Чарикова Екатеринбург, 2023 г. 04/22/2023 2 Основа классификации По порядку и характеру удельной электропроводности твердые тела разделяют на: ● Диэлектркики – 10 -12 - 10 -8 (Ом м) ⋅ -1 ; ● Металлы – 10 6 - 10 8 (Ом м) ⋅ -1 , с ростом T относительно слабо убывает; ● Полупроводники – м/у ними, с ростом T стремительно возрастает. 04/22/2023 3 Электропроводность и зонная теория Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения истолковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников, объяснив различие в их электрических свойствах: ● неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон; ● шириной запрещенных зон. 04/22/2023 4 С точки зрения зонной теории Валентная зона - в диэлектриках и полупроводниках, - наивысшая энергетическая зона, полностью заполнная при температуре абсолютного 0; Зона проводимости - зона, следующая за валентной. В частности, в металлах, - наивысшая разрешённая зона, в которой находятся электроны при температуре абсолютного 0; Электропроводность зависит от числа электронов в зоне проводимости, для которых существуют свободные энергетические уровни. 04/22/2023 5 Зонная структура диэлектриков Вещество является диэлектриком, если валентная зона заполнена полностью, в высших зонах нет электронов, а также отсутствует перекрытие зон. Такое вещество не проводит ток. Ширина между зонами у диэлектриков, условно, составляет более 2 эВ. 04/22/2023 6 Зонная структура полупроводников Вещество является полупроводником, если валентная зона разделена с соседними зонами узкой (менее 2 эВ) запрещающей зоной. Вещества с шириной запрещённой зоны более 3—4 эВ и менее 4—5 эВ совмещают свойства диэлектриков и полупроводников. При температуре, близкой к абсолютному нулю, вещество является диэлектриком. Однако с ростом температуры электроны из верхней, занятой зоны перескакивают в вакантную зону проводимости, вследствие чего вещество становится электропроводным. Проводимость растет вместе с температурой и концентрацией электронов в зоне проводимости. Соответственно, в заполненной зоне, из которой электроны переходят в зону проводимости, растет концентрация дырок. 04/22/2023 7 Зонная структура металлов ● В металлах валентная зона занята не полностью. (слева) При воздействия на проводник разности потенциалов электроны могут свободно перемещаться из точек с меньшим потенциалом в точку с большим. ● Также в проводниках зона проводимости может пересекаться с валентной зоной так, что область перекрытия зон заполнена не полностью. (справа) ● “Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории”, https://studfile.net/preview/3740175/page:27/ // содержание ● “Металлы, диэлектрики, полупроводники по зонной теории”, https://studme.org/130331/matematika_himiya_fizik/metally_dielektriki_poluprovodniki _zonnoy_teorii // содержание, иллюстрации ● “Особенности зонной структуры диэлектриков, полупроводников и металлов”, https://zaochnik.com/spravochnik/fizika/elektrodinamika/zonnaja-struktura-dielektrikov- poluprovodnikov/ // иллюстрации Список источников |