Бенд теорија материје. Квантна механика фор Думмиес

Овај чланак објашњава шта је теорија бенд чврстих материја. Показано, шта је то разлог што је репрезентација структуре материје. Ресултс метала разликују од диелектрика и полупроводника.

Розета и Буттон

Колико пута на дан ћемо кликните на разним дугмади? Нико ни помислио да се не може рачунати - постао је тако познато да акције. И човек не мисли да је све ово само могуће захваљујући како је лако носи електричну струју у металима. Укључите светло, прокувајте воду, покрените машину, а да не помињемо акције на паметним телефонима, значи завршити круг и омогућити електрони у проводника да раде уместо људи. Објашњење ове појаве као проводљивост сету. Најочигледније, можда, јесте теорија група чврстих материја.

Атом и котлови

Свако ко је био у средњој школи, има идеју о структури атома. Подсетимо се око позитивно терети тешког језгра (састоји од протона и неутрона) ротирати плућа мале електроне. Број негативних честица тачно једнак број позитивних. Да се не би бушење читалаца, објашњавају у стилу "квантне механике за неупућене." Сваки орбита електрона је строго ограничен, за које се може окретати око језгра у датом хемијски елемент. Заузврат, свака врста има јединствен образац атоми таквих орбите. Било је толико спецтросцопистс научници разликовали бор од селена и арсена из натријума. Међутим, поред чистих супстанци у природи, постоји бескрајан број различитих комбинација. Квантна механика (Фор Думмиес, читалац треба да запамте) тврди да у комплексних једињења орбите секу, спајање, трансформацију, протезао, стварајући везу. Њихов квалитет зависи од врсте: ковалентно и јонски јачи, водоник, на пример, је слабији.

кристална структура

Чврсти тело је теже. За модел који користи теорију бенд чврстих материја, обично се савршено кристал. То значи да је бескрајно и без греха - сваки атом на свом месту, укупна накнада је нула. Језгро варирају око одређеног положаја равнотеже, али електрони могу да укупна рећи. Зависно од тога колико "лака" један атом донира суседних негативне честице, добија се строго предодређен електронске структуре диелектрика или метала облака. Морам да додам да када с обзиром да се претпоставља да су сви електрони заузимају минималну количину енергије за њих, што значи да је тело на нула Келвина. На вишим температурама, амплитуда осцилација као језгра и електрона снажно и, самим тим, други су у стању да заузме виши ниво енергије. Негативне честице дистрибуција постаје "лабав". У неким проблемима, важно је, међутим, описују овај феномен, као што су температура није толико битан.

Принцип паули и утоваривач

Концепт теорије бенда чврстих материја може се постићи само добро да се сети шта је принцип-Паули. Ако замислимо да су електрони - врећа шећера, затим, ако много тих кеса, условне платформа ће се наметнути једни на друге. Сваки "торба" заузима њено место у простору. За електрона, то значи да у датом стању само једна може бити у једном систему. То је принцип искључења Паули. Имајте на уму да имамо у виду идеалне услове, односно температуру Зеро Келвин, као и бескрајну кристал. Цео систем је у истим условима температуре, механичког оптерећења, дефекти су исти у свим деловима целине.

Електронски кристали зона

У кристала, мноштво једне врсте атома. Један мол супстанце садржи десет до двадесет трећег степена елементе. Колико младежа по килограму, на пример, со? Тако да чак може рећи да чак и најмањи кристал садржи незамисливо много атома. Сваки хемијски елемент има своје образац електрона орбите, а шта да раде ако су у једном телу неколико? Уосталом, по принципу искључења на Паули, они морају заузети различита стања. Банд теорија чврстих материја нуди на следећи начин - електрон орбите постају различите енергије. Разлика између њих је толико мала да се притисне, ослањајући се једни на друге веома чврсто да се формира континуирано зону. Стога, сваки ниво електрона у атому се претвара у зону у булк кристалу. Елементи теорије бенда чврстих честица може да објасни разлику између изолатора и проводника.

Електронска у зони

Већ смо разговарали о томе шта се дешава са доста електрона, који у атому налазе у истој орбите, формирање кристала. Али њихово понашање унутар зоне док смо напустили светли. Схаре то већ важно зато што одређује разлику између метала и неметала. Као што је већ горе поменуто, теорија група чврстих материја показује да нивои енергије унутар опсега појединачних атома различите орбите разликују тако мало да се скоро формира континуални спектар. Тако, да савлада потенцијалну баријеру између електрона није тешко - то им се креће слободно, јер је то довољно чак и топлоте. Међутим, сваки од дозвољеног опсега има своје границе. Увек постоји ниво енергије која је виша или нижа од других.

Валенце забрањено, проводљивост

Између ових зона има површину од енергије, где не постоји ниво на којем се електрон може бити. У графиконима, чини се као бели јаз. И она се зове бенд јаз. Да би се превазишла та баријера електрон може само кретен. Дакле, он мора добити одговарајућа за ту енергију. Зона са највећом енергијом, што за ову врсту атома дозвољава постојање електрона се зове Валентност бенд, и то након - проводљивост.

метал диелектрик

Спровођење теорија банд чврстих материја сматра да присуство или одсуство електрона у проводни бенду показује како лако тече у овом садашњем супстанцу. Тако различити метали и диелектрика. У првом случају, спровођење бенд већ садржи електроне, јер се преклапа са валенце. А средства негативан честице могу слободно да се креће под дејством електромагнетног поља, без икаквих додатних унос енергије. Стога, електрична струја у металима појављује тако лако, у ствари - одмах, чим терену. И из истог разлога, жица је направљен од челика, бакра, алуминијума.

Материјали за које валенце и провођења траке раздвојене диелектрика енергетских звао. Ови електрони су заробљени у нижем нивоу дозвољене. Банд јаз раздваја негативне честице из нивоу у којој би могли кретати слободно. И енергија која се морају пријавити електрона да га превазиђе, уништи материјал. Или промени своја својства до непрепознатљивости. Стога, Пластиц Врап жице топи и гори, али не спроводе струју.

полупроводници

Али постоји средњи класа материјала који имају бандгап, али под одређеним условима у стању да спроводе електричну струју. Они се зову - полупроводници. Као диелектрика, они имају енергије јаз између проводљивости и валенце. Међутим, мање је и превазићи уз мало труда. Класична полупроводника је силикон (на латинском - силицијум). Чувени Силиконска долина је позната по технологија на основу употребе кристала ове супстанце је да се направи електронских уређаја.