Зона валентная

Энергетические уровни электронов в твердом теле объединены в серии и образуют энергетические зоны. Число расщепленных уровней в каждой зоне равно числу атомов, объединенных в кристалл. Установлено наличие трех зон нижняя зона валентных связей запрещенная зона зона проводимости. [c.32]

Даже для полупроводника, в котором гПп тпр, сочетание таких факторов, как высокая температура и малая ширина запрещенной зоны, означает, что уровень Ферми в области собственной проводимости отделен от каждой зоны (валентной и зоны проводимости) энергетическим интервалом, соизмеримым с коТ. Но это делает незаконной замену функции распределения Ферми—Дирака простой экспонентой, как это было выполнено при получении формул (3.35) и (3.37). Если к тому же (для примера) тр >тп, то уровень Ферми отдаляется от зоны с тяжелыми носителями заряда (т. е. в этой зоне вырождение отсутствует), но зато приближается к зоне с легкими носителями заряда или даже попадает внутрь зоны, что приводит к возникновению в ней сильного вырождения. [c.115]

Вещества, в которых при Г=0 К верхняя из заполненных электронами энергетических зон (валентная зона) и нижняя из незаполненных электронами энергетических зон зона проводимости) не перекрываются, являются полупроводниками или диэлектриками. Граница между ними весьма условна — в полупроводниках энергетический зазор между зоной проводимости и валентной зоной не очень велик, что приводит к появлению в зонах заметного числа свободных носителей заряда при Т О К. [c.454]

Приведенные данные показывают, что электрические и оптические свойства аморфных полупроводников похожи на свойства кристаллических полупроводников, но не тождественны им. Это сходство, как показал специальный анализ, обусловлено тем, что энергетический спектр электронов и плотность состояний для ковалентных веществ, которым относятся полупроводники, определяются в значительной мере ближним порядком в расположении атомов, поскольку ковалентные связи короткодействующие. Поэтому кривые N (е) для кристаллических и аморфных веществ во многом схожи, хотя и не идентичны. Для обоих типов веществ обнаружены энергетические зоны валентная, запрещенная и проводимости. Близкими оказались и общие формы распределения состояний в валентных зонах и зонах проводимости. В то же время структура состояний в запрещенной зоне в некристаллических полупроводниках оказалась отличной от кристаллических. Вместо четко очерченной запрещенной зоны идеальных кристаллических полупроводников запрещенная зона аморфных полупроводников содержит обусловленные топологическим беспорядком локализованные состояния, формирующие хвосты плотности состояний выше и ниже обычных зон. Широко использующиеся модели кривых показаны на рис. 12.7 [68]. На рисунке 12.7, а показана кривая по модели (Мотта и Дэвиса, согласно которой хвосты локализованных состояний распространяются в запрещенную зону на несколько десятых эВ. Поэтому в этой модели кроме краев зон проводимости (бс) и валентной (ev) вводятся границы областей локализованных состояний (соответственно гл и ев). Помимо этого авторы модели предположили, что вблизи середины запрещенной зоны за счет дефектов в случайной сетке связей (вакансии, незанятые связи и т. п.) возникает дополнительная зона энергетических уровней. Расщепление этой зоны на донорную и акцепторную части (см. рис. 12.7, б) приводит к закреплению уровня Ферми (здесь донорная часть обусловлена лишними незанятыми связями, акцепторная — недостающими по аналогии с кристаллическими полупроводниками). Наконец, в последнее время было показано, что за счет некоторых дефектов могут существовать и отщепленные от зон локализованные состояния (см. рис. 12.7, в). Приведенный вид кривой Л (е) позволяет объяснить многие физические свойства. Так, например, в низкотемпературном пределе проводимость должна отсутствовать. При очень низких температурах проводимость может осуществляться туннелированием (с термической активацией) между состояниями на уровне Ферми, и проводимость будет описываться формулой (12.4). При более высоких температурах носители заряда будут возбуждаться в локализованные состояния в хвостах. При этом перенос заряда [c.285]

Поскольку при переходе от кристаллического состояния к некристаллическому ближний порядок в расположении атомов сохраняется, это положение позволяет применять понятия запрещенной и разрешенных энергетических зон (валентной зоны, зоны проводимости) для описания энергетических состояний электронов в некристаллических полупроводниках. Однако возможность применения этих понятий не означает, что энергетические зоны в кристаллических и некристаллических полупроводниках имеют одинаковое строение. Отсутствие дальнего порядка в расположении атомов, хотя и не затрагивает само существование энергетических зон, приводит к существенному перераспределению в них разрешенных энергетических уровней. [c.10]

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=0 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 IV,. - нижняя граница зоны проводимости, - верхняя граница валентной зоны, Жо - ширина запрещенной зоны, отделяющей свободную зону от валентной в полупроводниках и диэлектриках. [c.48]

Образуется квазинепрерывный энергетический спектр (зона) валентных, коллективизированных электронов. Прим- ред. [c.194]

Металлы, или вещества, находящиеся в металлическом состоянии, обладают электронным строением, характеризующимся наличием незаполненных подуровней в валентной зоне. Валентные электроны не связаны с определенными атомами, а принадлежат всему металлическому телу, образуя электронный газ, окружающий каркас из положительно заряженных ионов. [c.13]

Кристаллы с четным числом электронов на узел кристаллической решетки являются диэлектриками или полупроводниками (см. рис. 1.5,6) в них зоны в основном состоянии Т=0 К) либо полностью заполнены, либо пусты. В этом случае электрическое поле не может изменить энергии электронов в заполненной зоне (все уровни заняты), а в пустой зоне нет носителей заряда. Вследствие этого при Г->-0 К в диэлектриках и полупроводниках а->0. Верхнюю заполненную зону (валентную) и ближайшую пустую зону (зону проводимости) разделяет энергетическая щель (запрещенная зона) ДЦ7 (см. рис. 1.4 н 1.5,6). Поверхность Ферми в кристаллах с энергетической щелью в электронном спектре отсутствует, но середина этой щели (при отсутствии примесей и локальных уровней) называется уровнем Ферми Го (см. рис. 1.5,6). Для возбуждения электропроводности в этих кристаллах необходимо, чтобы за счет тепловых колебаний или других энергетических факторов частично освободилась валентная зона (дырочный механизм электропроводности) или частично заселилась электронами зона проводимости (электронный механизм). [c.14]

При сжатии кристалла, по мере уменьшения параметра кристаллической решетки, для любых веществ должно произойти перекрытие зон валентных электронов (см, рис, 1,3), Поэтому при весьма высоких давлениях (которые пока еще не получены в лабораторных условиях) все диэлектрики должны превращаться в металлы (см, рис, 1,5,в), [c.114]

При расширении кристаллов по мере увеличения расстояния между атомами перекрытие зон валентных электронов уменьшается, так что металлы с [c.114]

В зоне валентных связей (заполненной), откуда ушел электрон, образовалась электронная дырка , а потому в полупроводнике начнется и другое движение электронов, заполняющих образовавшуюся дырку, причем под воздействием электрического поля дырка будет двигаться в направлении поля, как эквивалентный положительный заряд. Ввиду того, что перемещение дырок осуществляется с большей инерционностью, чем движение свободных электронов при равном их количестве, полупроводники, как правило, показывают электронный характер собственной электропроводности. Собственную электропроводность обозначают буквой i. [c.285]

Рис. I. Модель двух частично перекрывающихся зон — валентной и зоны проводимости

Появление энергетических зон приводит к тому, что в некоторых случаях значения энергий электронов, принадлежащих к разным уровням в атомах, сближаются вплоть до совпадения в определенных пределах. Это явление называется перекрытием энергетических зон. В таких случаях электроны могут беспрепятственно переходить из одной зоны в другую. В других случаях зоны отделены одна от другой значительным энергетическим промежутком, который называется запрещенной зоной. В таких случаях переход электронов из нижней зоны (валентной) с малой энергией в верхнюю (зону проводимости) с большой энергией затруднен. Это затруднение тем больше, чем больше ширина (величина) запрещенной зоны. [c.11]

Установлено наличие трех зон нижняя зона валентных связей запрещенная зона зона проводимости. [c.37]

Как известно, электрические свойства полупроводников в. значительной степени определяются наличием примесей. Примеси в полупроводниках создают дополнительные уровни энергии электронов в запрещенной области между последней заполненной зоной (валентной) и первой пустой зоной (зоной проводимости). Уровни могут быть мелкими, т. е. лежать у края валентной зоны (акцепторы) или зоны проводимости (доноры), а также глубокими,, т. е. лежать в глубине запрещенной зоны. Если концентрация примеси, создающей мелкие уровни, велика, то примесные уровни расширяются в зону, которая наползает на зону проводимости или валентную зону. При этом полупроводник становится вырожденным , т. е. в нем возникает конечное число носителей тока в зоне при 7 = 0. Такой полупроводник фактически является полуметаллом, т. е. в этом случае контакт з—зт—з переходит в контакт —п—8. [c.480]

Каждая зона валентных электронов включает в себя столько отдельных состояний, сколько взаимосвязанных атомов содержится в системе. В случае системы из п атомов в каждой зоне могут находиться 2п электронов. Это означает, что у щелочных металлов, содержащих по одному валентному электрону, первая зона будет будет заполнена лишь наполовину, а у алюминия с его тремя валентными электронами будет заполнена наполовину вторая зона. Сначала заполняется нижняя половина каждой зоны, так как это соответствует состояниям с наименьшей энергией. [c.16]

Различие в свойствах металлов, полупроводников и диэлектриков можно понять, если учесть, что электроны в твердом теле (кристалле) располагаются по квантованным энергетическим зонам (состояниям), причем существуют такие области значений энергий, которые не могут быть заняты электронами. Эти области называют запрещенными зонами. Важнейшие свойства (электрические, магнитные, оптические и др.) твердых тел объясняются энергетическим состоянием валентных электронов, поэтому на схемах энергетических состояний (рис. 5.1) изображают две разрешенные энергетические зоны валентную зону, соответствующую нормальным (невозбужденным) состояниям валентных электронов и ближайшую к ней зону возбужденных состояний электронов, которая называется зоной проводимости. Такое название связано с тем, что при отсутствии внешних возбуждений в ней нет электронов. Когда же, получив энергию извне (от облучения, нагрева), электрон перейдет в эту зону, то он может свободно изменять свою энергию, двигаясь под действием внешнего [c.22]

Все проводники имеют незаполненные энергетические состояния выше уровня, соответствующего энергии Ферми. В противоположность этому в изоляторах зоны валентных электронов полностью заполнены. Таким образом, проводимость определяется не числом электронов как таковым, а числом электронов, способных переходить на более высокие энергетические уровни. [c.26]

Поскольку ни одно из указанных изменений энергии не может происходить при заполненной зоне валентных электронов, то изоляторы не обладают проводимостью. [c.26]

Полупроводники качественно отличаются от металлов природой химических связей, структурой и физико-механическими свойствами. От диэлектриков полупроводники отличаются лишь количественно. Полупроводники — это вещества, имеющие при нормальной температуре удельную проводимость в интервале 10" —10 Ом" м , которая зависит от вида и количества примесей, структуры вещества и внешних условий температуры, давления, электрических и магнитных полей, освещения, облучения ядерными частицами. В соответствии с зонной теорией у металлов валентные электроны легко переходят на уровни зоны проводимости и все валентные электроны участвуют в создании тока. У полупроводника энергетическая зона валентных электронов занята полностью и отделена от зоны проводимости зоной запрещенных энергий. К полупроводникам относятся вещества, для которых запрещенная зона равна (0,16- -5,1) 10" Дж. Вещества с большей шириной запрещенной зоны относятся к диэлектрикам. Основу полупроводникового прибора составляет кристалл полупроводникового материала с одним пли несколькими электронно-дырочными р—м-переходами, которые получают,, вводя разнообразные примеси в различные участки одного и того же кристалла. [c.230]

Проводимости, очень мало. Уровень Ферми для полупроводников принято отсчитывать от верхней границы валентной зоны, а не от нижней, как для металлов, и обозначать р. Поскольку Eg—р) велико по сравнению с кТ, число электронов, которые могут перейти в зону проводимости, дается выражением [c.197]

Связь между большой электронной теплоемкостью и структурой d-обо-лочек переходных металлов была впервые замечена Моттом [168]. Можно ожидать, что функция gaQ, а следовательно, и электронная теплоемкость будут иметь здесь большую величину. Действительно, волновые функции d-электронов отличны от нуля на значительно меньшем расстоянии от центра атома, чем волновые функции валентных s-электронов. Следовательно, перекрытие волновых функций соседних атомов будет незначительным и с -зона будет уже, чем s-зопа. Далее, d-оболочка должна вмеш ать по 10 электронов на атом, тогда как s-оболочка—только 2. Поэтому, если допустить, что в металлах переходных груин d- и s-зоны валентных электронов перекрываются [c.358]

Наиболее изученными соединениями типа являются халькогениды свинца (PbS, PbSe, РЬТе), крис таллизующиеся в гранецентрированной кубической решетке 0/J. Зонная структура — прямая, причем абсолютные экстремумы зон расположены на краю зоны Бриллю-эна в направлении [111] (см. рис. 22.181). Вблизи экстремумов поверхности постоянной энергии представляют собой эллипсоиды вращения (их эквивалентное число равно 4 для каждой зоны). Валентная зона расщеплена на две подзоны нижняя из них (подзона тяжелых дырок) имеет максимум внутри зоны Бриллюэна на осях [111] и проявляет себя в материалах р-типа при повышенных температурах (для РЬТе при 7 400 К). Халькогениды свинца обладают аномально высокой диэлектрической проницаемостью. [c.517]

Приведение в контакт двух разл. материалов сопровождается перетеканием носителей (для определёи-ности электронов) из одного в другой и образовашГем контактной разности потенциалов V . Напряжённость поля контактной разности потенциалов илавно убывает в глубь полупроводника, вызывая прпконтактный изгиб краёв энергетич. зон (валентной зоны и зоны проводимости). Направление изгиба и его величина зависят от знака и величины V , определяе.мой разностью работ выхода, а также от знака п концентрации локализованных на поверхности раздела зарядов (адсорбированные ионы, заряженные поверхностные дефекты и др., см. ниже). [c.446]

Вырожденные зоны. Валентная зона типичных П. (Ge, Si, А В ) в точке р = О без учёта спин-орбиталь-ного взаимодействия шестикратно вырождена. Однако благодаря спин-орбитальному взаимодействию зона расщепляется в точке р = О на двукратно и четырёхкратно вырождеЕШые зоны (рис. 3). Энергетич. расстояние между ними А наз. энергией спвн-орбитального расщепления. При р О 4-кратное вырождение снимается и возникают 2 двукратно вырожденные зовы, к-рые наз. зонами лёгких и тяжёлых ( f ) дырок. Их знергии зависят от квазиимпульса, определяемого выражением [c.37]

Рис. 2.12. Энергии примесных уровней антисайта Nqj для его положений в решетке нитрида галлия и заряда 1,2 — нейтральное 3—5 — зарядовые состояния -1, -2 и -Зс, соответственно. Позиии Nq, 1 — в узле катионной решетки 2—4 — в реконструированном состоянии сдвиг вдоль [111] с достижением минимума энергии системы, см. рис. 2.11. ВЗ, ЗП — границы зон валентной и проводимости

Пусть мы имеем твердое тело, в котором существенна только одна зона — зона валентных электронов. Примерами таких твердых тел являются металлы, в которых зона проводимости отнесена от внутренних зон, а также полупроводники и изоляторы, в которых энергетическая щель между заполненной валентной зоной и состояниями внутренних электронов достаточно велика. Пусть далее частота исследуемого возбуждения велика по сравнению с частотами, соответствующими как внутризонным, так и межзонным переходам, силы осцилляторов для кото-рых еще ощутимы. Это условие легко удовлетворяется для внутризонных переходов (соответствующая максИ мальная частота равна kva)-, что же касается межзон-ных переходов, то здесь все зависит от конкретных свойств данного твердого тела. При выполнении указанных условий второй член в правой части равенства (4.23 можно разложить в ряд по степеням отношения . [c.230]

В следующих параграфах мы расслютрим такие процессы взаимодействия, при которых поглощение фотонов переводит электроны в более высокие одночастичные состояния зонной мо.цели. При этом мы сразу положим, что начальное состояние лежит в заполненной зоне (валентной зоне), а конечное—в пустой зоне (зоне проводимости). Мы рассмотрим, следовательно, оптическое поглощение в полупроводниках и изоляторах. [c.260]

Так вместо двух орбиталей— связывающей и разрыхляющей— в двухатомной молекуле, в кристалле образуется большое количество орбиталей (порядка количества атомов), ссюедние из которых по энергии различаются крайне мало. По энергетической шкале уровни энергии, практически сливаясь, занимают целую зону (валентную зону—если имеется в виду зона, в которой находятся внешние эяек1роны). [c.241]

С точки зрения зонной тpyктypы наиболее важной особенностью металлов является то, что в них верхняя энергетическая зона, содержащая электроны (зона проводимости), имеет незанятые уровни. В диэлектриках и полупроводниках при низких температурах (близких к О К) верхняя, целиком заполненная электронами энергетическая зона (валентная зона) отделена от следующей — пустой — зоны разрешенных энергий (зона проводимости) запрещенным участком конечной величины Eg [c.7]

Физика твердого тела (1985) -- [ c.229 ]

Атомная физика (1989) -- [ c.339 ]

Диэлектрики Основные свойства и применения в электронике (1989) -- [ c.12 ]

Модели беспорядка Теоретическая физика однородно-неупорядоченных систем (1982) -- [ c.529 ]

Статистическая механика (0) -- [ c.258 , c.276 , c.305 ]

Лазерное дистанционное зондирование (1987) -- [ c.222 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...