Психология — статьи и консультации
no no no
 

Чем отличаются металлы от полупроводников, что заставляет появляться запрещенную зону?
01.01.2001


Чем отличаются металлы от полупроводников, что заставляет появляться запрещенную зону?
Всем ясно, что согласно Зонной теории отличие полупроводников от металлов заключается в наличии запрещенной зоны в первых. Но почему вообще эта зона образуется? Почему уровни энергии при образовании кристаллов распределяются именно таким образом?

  • Запрещенная зона в собственном полупроводнике (ПП) появляется между валентной зоной и зоной проводимости. При нуле абсолютной температуры все электронные уровни в зоне проводимости заняты (число электронов атома в точности равно числу энергетических уровней электрона в атоме, откуда они берутся, почему расщепляются — смотри сам) .

    В зоне проводимости нет электронов, поэтому проводимость ПП при нуле К равна нулю. Это формально с точки зрения электронной теории. С точки зрения химии все электроны взаимодействуют с соседними атомами в кристаллической решетке так, что ни один из них не свободен и не может без того, чтобы быть вырванным из связи, обычно ковалентной, для переноса заряда. Конечно, электрическим полем, квантами света, температурой его можно вырвать. Поэтому при комнатной температуре есть некоторое малое количество электронов, получивших достаточную энергию, чтобы покинуть атом — это называется преодолеть запрещенную зону (запрещенная она потому, что в ней нет разрешенных уровней для электрона) . Одновременно появляется ровно столько же вакансий — мест куда может встроиться электрон. Их называют дырками.

    Оказывается, что и электроны способны перемещаться, и дырки. Встроил атом в ковалентную связь (в ней д. б. ровно 2 электрона — «свой» и соседнего атома) недостающий электрон — значит отнял у кого-то и дырка теперь там.

    Главный твой вопрос: почему есть запрещенная зона? У отдельного атома вся электронная оболочка сплошь состоит из запрещенных зон и лишь как редкое исключение встречаются энергетические уровни. На каждом из таких может быть не более двух электронов с противоположными спинами (запрет Паули на одинаковый набор квантовых чисел) .

    Когда начинаем сближать атомы, электронам деваться некуда, некоторые из них должны занять состояние с другой энергией: называется это расщеплением уровня. И вот те кристаллы, в которых при сближении атомов до расстояний постоянной кристаллической решетки уровни расщепляются до такой степени, что образуют целые зоны, а эти зоны могут налезать на другие, как правило, с более высокой энергией и возникает то, что называется перекрытием зон. В металлах все зоны при комнатных температурах перекрываются с соседними и даже не с соседними: у электрона практически с любой малой энергией есть возможность находиться в таких зонах, в которых они свободны в части переноса заряда.

    В ПП есть две зоны, которые не перекрываются. Измени постоянную кристаллической решетки — сожми ПП — и они перекроются. Но без этого — никак. Эти зоны и называются валентной и зоной проводимости. А раз нет перекрытия, там — все та же оставшаяся запрещенная зона. Так что ответ на твой вопрос:

    — запрещенная зона ниоткуда не берется в ПП: она просто остается.

    Мусульмане (адепты Ислама) еще проще объясняли мне запрещенную зону: Аллах такой ее создал. Убедительнее этого я ничего не слышал, и согласился. Так что можешь, и я тебе советую, начинать ответ, если кто будет приставать с этим вопросом, именно с этого. Про китов и слонов, на которых покоится Земной диск — не надо: Хоттабыча все читали и знают, что после этого немедленно уложат в кровать…

  • Ну это вроде постулаты Бора.
    Вероятность нахождения электрона в запрещенной зоне бесконечно малая.
  • Уровни энергии распределяются именно таким образом вследствии взаимодействия атомов друг с другом.

Вас заинтересует



Последние новости


Межличностные отношения и общение как предмет психодиагностической работы практического психолога. Часть 2

1. Диагностика межличностных отношений на основе субъективных предпочтений. Здесь можно в качестве примера привести всем известный социометрический тест (Moreno J., 1934) и его модификации. Например, аутосоциометрические методики. Сюда же относят и средства прямой оценки группы в целом. (Донцов А. И., 198...
Читать далее »

Психодиагностика умственного развития. Часть 5

В целом в данной концепции было принято следующее его определение: социально психологический норматив школьников представляет собой совокупность конкретизированных требований учебной программы, которые предъявляются к ним на определенном этапе обучения. Естественно, что введение норматив...
Читать далее »

Выводы

1. Эффективность постановки диагноза зависит от выбора стратегий диагностического мышления, который определяется уровнем психологической подготовки и характером использования психодиагностических средств в процессе постановки диагноза. 2. В процессе решения диагностических задач возмож...
Читать далее »

Литература для самостоятельного чтения

1. Авдеева Н. Н., Мещерякова С. Ю., Ражников В. Г. Психология вашего младенца: у истоков общения и творчества. – М., 1996. 2. Авдеева Н. Н., Мещерякова С. Ю., Царегородцева Л. М. Ребенок младенческого возраста // Психологическое развитие воспитанников детского дома / Под ред. И. В. Дубровиной, А. Г. Рузск...
Читать далее »

Вопросы и задания для самоконтроля

1. В чем состоят основные особенности организации и проведения психологической диагностики детей младенческого возраста? 2. Почему методики диагностики для младенцев и детей раннего возраста называют «оценочными шкалами развития»? 3. Перечислите основные принципы проведения диагн...
Читать далее »

Результаты и их обсуждение. Часть 6

Следовательно, в системе высшего психологического образования назрела необходимость в подготовке таких обучающих программ, которые давали бы будущему специалисту кроме запаса знаний опыт решения реальных диагностических задач. В этом смысле наш эксперимент может служить примером программы, на о...
Читать далее »

Психодиагностика умственного развития. Часть 4

Также отмечается, что отечественные психодиагносты разрабатывают собственные тесты умственного развития, предназначенные для нашей культуры. В частности, одной из первых здесь была лаборатория психофизиологии детей дошкольного возраста НИИ дошкольного воспитания АПН СССР, руководимая Л. А. Венг...
Читать далее »
 
no no no