Зонная теория твердого тела

2.Метод слабой связи.
3.Метод сильной связи.
4.Зонная картина твердого

тела.
5.Диэлектрики, проводники, полупроводники

Модель строения

твердых тел

1.Ионные кристаллы

                                                            
Простые кристаллические решетки:
1 простая кубическая решетка; 2 – гранецентрированная кубическая решетка; 3 – объемноцентрированная кубическая решетка; 4 – гексагональная решетка.

1.Ионные кристаллы
2. Атомные кристаллы-ковалентная связь:алмаз, графит, германий, кремний
3. Молекулярные кристаллы-нафталин, парафин, сухой лед СО2, лед Н2О.
4. Металлические кристаллы

ям.

электронов и в модели почти свободных электронов .

Образование энергетических зон.

зонной теории различие в электрических свойствах твердых тел объясняется:
а) шириной

запрещенных зон;
б) различным заполнением электронов разрешенных энергетических зон, а именно валентной зоны.
Необходимое условие проводимости ─ наличие свободных электронов в валентной зоне.
В зависимости от степени заполнения
валентной зоны электронами и ширины
запрещенной зоны кристаллы
подразделяются на металлы,
полупроводники и диэлектрики.

время релаксации.
В проводимости участвуют не все электроны, а

только те из них, которые имеют энергию вблизи уровня Ферми. Это – малая часть всех свободных электронов
Физическая причина электрического сопротивления – рассеяние электронных волн на примесях и дефектах решетки, а также на ее тепловых колебаниях.

электронами. При T=0 K они могут принять участие в проводимости,

если им сообщить энергию, превышающую энергию запрещенной зоны и они перейдут в свободную зону. Свободная зона станет для них зоной проводимости.
Уровень Ферми, как показывает расчет, расположен в собственных полупроводниках и диэлектриках посередине запрещенной зоны и не связан с реальным электроном.
Собственная проводимость полупроводников зависит от температуры по закону




Наиболее важными собственными полупроводниками являются кремний (Si Z=14) и германий (Ge Z=32).

Элементарные полупроводники:

Ge, Si, углерод (алмаз и графит), В,

α-Sn (серое олово), Те, Se.


Важнейшие представители группы —
Ge и Si
имеют кристаллическую решётку типа алмаза (алмазоподобны).

фосфора в 4-х валентный кремний

валентный кремний