pasmowa teoria ciała stałego
 
Encyklopedia PWN
pasmowa teoria ciała stałego,
teoria tłumacząca właściwości elektronowe ciał stałych w oparciu o mechanikę kwantową.
Opiera się na założeniu, że podczas powstawania struktury krystal. ciała stałego dozwolone dla elektronów poziomy energ. swobodnych atomów rozszczepiają się tworząc pasma poziomów blisko leżących; poszczególne pasma są od siebie oddzielone pasmem wzbronionym (przerwą energetyczną); najwyższe, całkowicie lub częściowo wypełnione elektronami pasmo jest nazywane pasmem walencyjnym, a kolejne wyższe, całkowicie lub prawie całkowicie puste — pasmem przewodnictwa. W niecałkowicie zapełnionym pasmie pole elektr. może spowodować przeniesienie elektronu na sąsiedni poziom energ., tj. wywołać przepływ prądu, w całkowicie zapełnionym pasmie nie może ono zmieniać ani położenia, ani pędu elektronu, a więc nie wywołuje przepływu prądu. Ze względu na wzajemne położenie pasma walencyjnego oraz pasma przewodnictwa i stopień zapełnienia ich elektronami, ciała stałe dzieli się na: metale, półprzewodniki i dielektryki. W metalach pasmo walencyjne jest albo niecałkowicie zapełnione elektronami, albo częściowo nakłada się z pasmem przewodnictwa; metale są zatem dobrymi przewodnikami elektryczności. W półprzewodnikach i dielektrykach w temperaturze 0 K pasmo walencyjne jest całkowicie zapełnione i oddzielone od pasma przewodnictwa przerwą energ.; na ogół przyjmuje się, że przerwa energ. jest w przypadku półprzewodników mniejsza od 3 eV, a w przypadku dielektryków — większa od 3 eV. Wąska przerwa energ. w półprzewodnikach sprawia, że pewna liczba elektronów już w temperaturze pokojowej ma wystarczającą energię, by przejść do pasma przewodnictwa; liczba ta, a więc i przewodnictwo elektr. półprzewodnika rosną z temperaturą; wzrost przewodnictwa może być również wywołany wprowadzeniem do półprzewodnika domieszek, tj. atomów, które albo oddają elektron do pasma przewodnictwa (donor), albo wychwytują elektron z pasma walencyjnego (akceptor) pozostawiając w tym pasmie dziurę, biorącą udział w przewodzeniu prądu. W dielektrykach przerwa energ. jest bardzo duża w stosunku do średniej energii kinet. elektronów i w temperaturze pokojowej ich przewodnictwo elektr. jest bardzo małe, są one zatem izolatorami elektryczności. W pasmowej teorii ciała stałego strukturę elektronową konkretnego ciała stałego określa się wykorzystując jego charakterystyczne cechy opisane przez: rozkład stanów energ. atomów tworzących kryształ, charakter wiązań chem., symetrię sieci krystal. i doświadczalnie wyznaczone wartości energii niektórych stanów energ. elektronów w krysztale.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia