Строение и свойства вещества
Строение и свойства вещества
Страница 2

1.2. Кристаллические проводники, полупроводники, изоляторы. Зонная теория кристаллов.

Все известные кристаллические вещества по величине электропроводимости подразделяются на три класса: проводники, диэлектрики (изоляторы), полупроводники (таблица 1.4).

Таблица 1.4.

Деление кристаллических веществ по величине электропроводимости

Класс кристаллич. Вещества

Электропроводность

Общая характеристика

Примеры

Проводники 1-го рода

Диэлектрики

Полупроводники

 

Вещества с металлической кристаллической решёткой, характеризующейся наличием “переносчиков тока” – свободно-перемещающихся электронов

Вещества с атомной, молекулярной и реже ионной решёткой, обладающие большой энергией связи между частицами

Вещества с атомной или реже ионной решёткой, обладающие более слабой энергией связи между частицами, чем изоляторы; с ростом температуры электропроводимость растет

Fe, Al, Ag, Cu и др.

Салмаз, слюда, органич. Полимеры, оксиды и др.

Si, Ge, B, серое олово и др.

Различие в величине электропроводимости металлов, полупроводников и диэлектриков объясняет зонная теория строения твёрдого тела, основные положения которой сводятся к следующему. При образовании кристалла из одиночных атомов происходит перекрытие атомных орбиталей (АО) близких энергий и образование молекулярных орбиталей (МО), число которых равно общему числу перекрывающихся АО.

С ростом числа взаимодействующих атомов в кристалле растет число разрешённых молекулярных энергетических уровней, а энергетический порог между ними уменьшается. Образуется непрерывная энергетическая зона, в которой переход электронов с более низкого энергетического уровня на более высокий не требует больших затрат энергии.

Заполнение электронами МО, составляющих непрерывную энергетическую зону, происходит в порядке возрастания энергии, согласно принципу Паули. В кристалле натрия при образовании N MO, только N/2 MO будут заняты электронами, т.к. у атома Na на каждой валентной 3S АО находится по 1 электрону, а на каждой МО будет располагаться по 2е с противоположными спинами.

Совокупность энергетических уровней, занятых валентными электронами, составляет валентную зону.

Энергетические уровни, незаполненные электронами, составляют зону проводимости.

В кристаллах проводников валентная зона находится в непосредственной близости от зоны проводимости и иногда перекрывается с ней. Е – энергетический барьер близок к нулю. (см. рис.1)

Рис1. Расположение энергетических зон в кристаллах:

- зона проводимости; - валентная зона; ­¯DЕ=запрещенная зона

Электроны валентной зоны при их незначительном возбуждении могут легко перейти на свободные энергетические уровни зоны проводимости, что обеспечивает высокую проводимость металлов.

Страницы: 1 2 3 4 5 6

ЯНТАРЬ (от литов . gintaras, латыш. dzintars), ископаемая смола хвойных деревьев верхнемелового - палеогенового периодов. Химический состав С10Н16О4 (формула приблизительная). Образует желваки и отдельные зерна различных оттенков от светло- до буро-желтого. Твердость 2-3; плотность ок. 1,1 г/см3. Диэлектрик. Ценный поделочный материал. Для получения сплошных масс янтарная мелочь обрабатывается под давлением при повышенных температурах. В России - крупнейшее в мире промышленное месторождение в Калининградской обл. (пос. Янтарный).

ТРУБЕЦКОЙ Никита Юрьевич (1699-1767) , князь, генерал-фельдмаршал (1756). С 1740 генерал-прокурор Сената, в 1760-62 президент Военной коллегии.

УИЛКС Чарлз (1798-1877) , американский исследователь Океании и Антарктики. В 1838-42 руководитель комплексной экспедицией в южную часть Тихого ок. (описано ок. 260 островов Полинезии) и Антарктику, открыл часть побережья Вост. Антарктиды (Земля Уилкса).