Основи на физиката на твърдото тяло - Проблеми в основите на физиката на твърдото тяло (с подробно решение)

Основи на физиката на твърдото тяло

Според квантово-механичните концепции, в кристал на твърдо вещество, както и в отделен атом, електроните не могат да имат произволна енергия, следователно те заемат строго определени енергийни нива.

Според тези възгледи моделът на атома на Ръдърфорд е следната структура:

В съответствие с този модел електроните имат право да съществуват само в рамките на орбиталите и им е забранено да бъдат между тях.

Пространството между орбиталите се нарича забранена зона. Теоретично и експериментално е установено, че ако на валентен електрон се даде енергия, съответстваща на работната функция на електрона, той ще стане свободен. Физически това означава, че има енергийно пространство извън валентната лента, в областта на което е забранено да бъде електронът, следователно може да се нарече забранена зона. Установено е, че стойността на забранената зона:

За да се опрости използването на този модел, а също и като се вземе предвид, че само валентните електрони определят физическите и химичните свойства на твърдото вещество, се съгласихме да обозначим орбиталата на валентните електрони с енергийното ниво Ev. А енергийното ниво, при което електронът е свободен от потенциалното положение на атома, означава нивото на проводимост Eс. По този начин енергийната диаграма може да бъде нарисувана като две успоредни линии. Според тази диаграма на ниво Ev електроните са свързани с атома, а на ниво Ec са свободни. От гледна точка на електричеството, когато към диаграмата се приложи електрическо поле, електронът започва да се движи по Ec или по Ec .

---