Уровни - валентная зона
Cтраница 1
Уровни валентной зоны расположены ниже уровня зоны проводимости. [1]
На рис. 2.6 схематически представлено расположение уровней валентной зоны и зоны проводимости соответственно у металлов, полупроводников и изоляторов. [2]
В случаях виг ( рис. 1.4) уровни валентной зоны полностью заполнены электронами. Валентная зона оказывается полностью заполненной, а зона проводимости - полностью свободной. Такие твердые тела являются диэлектриками или полупроводниками, в зависимости от ширины запрещенной зоны. Если ширина запрещенной зоны составляет несколько электрон-вольт, то тепловое движение не может перебросить электроны из валентной зоны в зону проводимости. Твердое тело является диэлектриком. Если запрещенная зона порядка 1эВ, может быть осуществлен переброс электронов из валентной зоны в зону проводимости за счет теплового воздействия или воздействия внешнего источника электрического напряжения. В этом случае твердое тело является полупроводником. [3]
В случаях бив ( см. рис. 53.5) уровни валентной зоны полиостью заняты электронами - зона заполнена. Для того чтобы увеличить энергию электрона, необходимо сообщить ему количество энергии, не меньшее, чем ширина запрещенной зоны Д.Е. Электрическое поле ( во всяком случае такой напряженности, при которой не происходит электрический пробой кристалла) сообщить электрону такую энергию не в состоянии. Если эта ширина невелика ( порядка нескольких десятых электронвольта), энергия теплового движения оказывается достаточной для того, чтобы перевести часть электронов в верхнюю свободную зону. Эти электроны будут находиться в условиях, аналогичных тем, в которых находятся валентные электроны в металле. [4]
В случаях бив ( см. рис. 42.3) уровни валентной зоны полностью заняты электронами - зона заполнена. Для того чтобы увеличить энергию электрона, необходимо сообщить ему количество энергии, не меньшее, чем ширина запрещенной зоны Ае. Электрическое поле ( во всяком случае такой напряженности, при которой не происходит электрический пробой кристалла) сообщить электрону такую энергию не в состоянии. При этих условиях электрические свойства кристалла определяются шириной запрещенной зоны Ае. Если эта ширина невелика ( порядка нескольких десятых электронвольта), энергия теплового движения оказывается достаточной для того, чтобы перевести часть электронов в верхнюю свободную зону. Эти электроны будут находиться в условиях, аналогичных тем, в которых находятся валентные электроны в металле. [5]
В изоляторах нет вакансий ни на одном из уровней валентной зоны, и расстояние между ней и следующей возбужденной зоной велико. Ширина запрещенной зоны Еа области, где электроны не могут находиться в силу запрета Паули, составляет здесь несколько электронвольт. При наложении поля электроны не могут обеспечить прохождение тока, поскольку все уровни валентной зоны целиком заполнены, а энергия, необходимая для перевода их на следующую зону, значительно больше обычных энергий поля. [6]
В изоляторах нет вакансий ни на одном из уровней валентной зоны, и расстояние между ней и следующей возбужденной зоной велико. Ширина запрещенной зоны Ед области, где электроны не могут находиться в силу запрета Паули, составляет здесь несколько электронвольт. При наложении поля электроны не могут обеспечить прохождение тока, поскольку все уровни валентной зоны целиком заполнены, а энергия, необходимая для перевода их на следующую зону, значительно больше обычных энергий поля. [7]
Мы ужо знаем, что если электроны заполняют все уровни валентной зоны, то они не могут участвовать в электропроводности тела. Далее, мы знаем, что под действием тепловой или световой энергии эти электроны валентной зоны могут забрасываться в зону проводимости, и так как последняя заполняется ими обычно очень мало, то эти электроны могут участвовать в электропроводности, свободно блуждая по незанятым уровням проводящей зоны; это движение электронов проявляется на опыте нормально, в виде отрицательной проводимости, о чем мы можем судить и по знаку эффекта Холла и по знаку термоэлсктродвижущей силы. [8]
В этом случае заполненные уровни зоны проводимости я-области окажутся напротив свободных уровней валентной зоны р-области. [9]
Высокая электропроводность металлов обусловлена тем, что либо не все уровни валентной зоны заняты, либо две зоны - валентная и возбужденная - перекоывают одна другую и также имеют достаточное число вакансий. Так как расстояние внутри данной зоны мало, то уже при незначительной энергии поля электроны будут переходить на следующие уровни и принимать участие в переносе тока. [10]
Высокая электропроводность металлов обусловлена тем, что либо не все уровни валентной зоны заняты, либо две зоны - валентная и возбужденная - перекрывают одна другую и также имеют достаточное число вакансий. Так как расстояние внутри данной зоны мало, то уже при незначительной энергии поля электроны будут переходить на следующие уровни и принимать участие в переносе тока. [11]
В первом случае N электронов проводимости заполняют попарно только половину уровней валентной зоны. Во втором случае число уровней в зоне проводимости будет больше N, так что, даже если количество электронов проводимости равно 2N, они не смогут занять все уровни зоны. [12]
Различие между полупроводниками и металлами, которое в зонной картине определяется заполненностью уровней валентной зоны, вытекает из насыщенности химических связей в веществе. [13]
Проведенный анализ показывает, что уровень Ферми расположен ниже уровней зоны проводимости и выше уровней валентной зоны. В собственном полупроводнике уровень Ферми располагается около середины запрещенной зоны. В электронных полупроводниках уровень ерми смещается в сторону зоны проводимости, а в дырочных-в сторону валентной зоны. При увеличении концентрации основных носителей заряда смещение уровня Ферми увеличивается. [14]
 |
Ионизационная модель дефектообразования. [15] |
Страницы: 1 2 3 4