Верхняя разрешенная зона
Cтраница 1
Верхняя разрешенная зона называется зоной проводимости. Электроны, находящиеся в этой зоне, обладают довольно большой энергией и могут ее изменять под действием электрического поля, перемещаясь в объеме полупроводника. Этими электронами и определяется электропроводность полупроводника. [1]
Верхняя разрешенная зона при температуре абсолютного нуля является полностью или частично свободной от электронов. В этой зоне, имеющей незаполненные энергетические уровни, электрон может переходить на другой ( свободный) энергетический уровень, становясь свободным носителем заряда, участвующим в процессе переноса электрического тока. Поэтому верхнюю разрешенную зону называют зоной проводимости. [2]
 |
Образование энергетических зон из дискретных уровней при сближении атомов ( а - параметр решетки. г - расстояние между атомами. [3] |
Энергетические зонные диаграммы металла, полупроводника и диэлектрика изображены на рис. 1.3, а - в. Верхняя разрешенная зона называется свободной или зоной проводимости, а расположенная непосредственно под ней разрешенная зона - валентной зоной. При температуре Т О К валентная зона всегда полностью заполнена электронами, зона же проводимости может быть заполнена только в нижней части в металлах или пустой - в полупроводниках и диэлектриках, различие между которыми состоит лишь в значительно большей ширине запрещенной зоны последних. [4]
Энергетические зонные диаграммы металла, полупроводника и диэлектрика изображены на рис. 3.3, а-в. Верхняя разрешенная зона называется свободной или зоной проводимости, а расположенная непосредственно под ней разрешенная зона - валентной зоной. При температуре Т - О К валентная зона всегда полностью заполнена электронами, зона же проводимости может быть заполнена только в нижней части в металлах или пустой - в полупроводниках и диэлектриках, различие между которыми состоит лишь в значительно большей ширине запрещенной зоны последних. На рис. 3.3 обозначено: Wc - нижняя граница зоны проводимости, We - верхняя граница валентной зоны, Wo - ширина запрещенной зоны, отделяющей свободную зону от валентной в полупроводниках и диэлектриках. [6]
Как известно из курса физики [10], в кристаллическом твердом теле существуют квазинепрерывные зоны разрешенных значений энергии электронов. Верхняя разрешенная зона, которая при температуре абсолютного нуля ( Т 0 К) целиком заполнена электронами, называется валентной. Расположенная над ней следующая разрешенная зона, которая при температуре абсолютного нуля пуста или частично заполнена электронами, называется зоной проводимости. В чистых полупроводниках и диэлектриках при 7 0 К зона проводимости пуста и электропроводность отсутствует, так как нет свободных электронов, которые могли бы перемещаться под действием электрического поля. [7]
 |
Распределение Ферми - Дирака при Г - 0 и вблизи абсолютного нуля ( Nt - среднее число частице - м квантовом состоянии. [8] |
Энергетический спектр электронов в твердом теле представляет совокупность разрешенных зон, между которыми находятся запрещенные зоны. Если верхняя разрешенная зона занята лишь частично, то электроны имеют возможность свободно двигаться по кристаллу и совокупность их подобна электронному газу. У щелочных металлов, например, внешняя s - зона заполнена наполовину ( рис. IV. У щелочноземельных элементов число состояний во внешней s - зоне совпадает с числом валентных электронов ( по два от каждого атома), так что эта зона должна была бы заполниться целиком. Однако в кристалле наружные s - и / э-зоны перекрываются; объединенная s - р-зона занята лишь частично ( рис. IV. [9]
Отсюда сразу становится понятным, в чем отличие проводников от непроводников - это вопрос заполнения зон электронами, и, естественно, структуры зон. У проводников электроны частично заполняют верхнюю разрешенную зону ( зону проводимости), в полупроводниках и изоляторах в зоне проводимости нет электронов. [10]
Запрещенные зоны могут разделять разрешенные или вообще отсутствовать, если разрешенные зоны перекрывают друг друга. На рис. 43.6 нижняя разрешенная зона перекрывается верхней разрешенной зоной. [11]
Верхняя разрешенная зона при температуре абсолютного нуля является полностью или частично свободной от электронов. В этой зоне, имеющей незаполненные энергетические уровни, электрон может переходить на другой ( свободный) энергетический уровень, становясь свободным носителем заряда, участвующим в процессе переноса электрического тока. Поэтому верхнюю разрешенную зону называют зоной проводимости. [12]
Проводимость в твердом теле возможна лишь тогда, когда возможен переход электрона на ближайший энергетический уровень. Значит, в проводимости могут участвовать электроны только тех зон, в которых есть свободные уровни. Такие свободные уровни всегда имеются в верхней разрешенной зоне. Поэтому верхнюю зону твердого тела, не заполненную ( или не полностью заполненную) электронами при нулевой абсолютной температуре, называют зоной проводимости. [13]
 |
Зонная структура при Т О К. [14] |
Проводимость в твердом теле возможна лишь тогда, когда возможен переход электрона на ближайший энергетический уровень. Значит, в проводимости могут участвовать электроны только тех зон, в которых есть свободные уровни. Такие свободные уровни всегда имеются в верхней разрешенной зоне. Поэтому верхнюю зону твердого тела, не заполненную ( или не полностью заполненную) электронами при нулевой абсолютной температуре, называют зоной проводимости. [15]
Страницы: 1 2