Teyori a bann solid. Mekanik kwantik pou nul

Atik sa a eksplike kisa teyori a bann solid. Montre, sa li ye rezon ki fè yo li se yon reprezantasyon nan estrikti a nan matyè. Rezilta nan metal diferan de dielectrics dyelektrik ak smikondukteur.

Rosette ak bouton

Konbyen fwa nan yon jounen nou pral klike sou bouton sa yo divès kalite? Pa gen moun ki menm te panse yo vini pa ka konte li - te vin tèlman abitye ke aksyon. Nonm pa panse ke tout sa a se sèlman posib gras a ki jan fasil li se pote yon kouran elektrik nan metal. Vire sou limyè a, bouyi Kettle, kouri machin a lave, nou pa mansyone aksyon sa yo sou smartphones, vle di ranpli kous la ak pèmèt elektwon yo nan Worcester yo nan travay olye pou yo moun. Eksplikasyon nan fenomèn tankou mete nan konduktiviti. pi evidan nan, petèt, se teyori a bann solid.

Atom ak kètl

Tout moun ki te nan lekòl segondè, gen yon lide sou estrikti a nan nwayo yon atòm an. Sonje byen otou yon nwayo pozitivman chaje lou (konsiste de pwoton ak netwon) Thorne poumon elektwon ti kras. Nimewo nan patikil negatif egzakteman egal ki kantite pozitif. Nan lòd pa nan lektè fè, eksplike nan style la nan "kwantik Mekanik pou nul." Chak òbit elèktron entèdi limite, pou ki li ka Thorne alantou nwayo a nan yon eleman chimik bay yo. Nan vire, chak espès gen yon modèl inik atòm òbit sa yo. Li te tèlman spectroscopists syantis yo fè distenksyon ant bor soti nan Selenyòm ak asenik nan sodyòm. Sepandan, nan adisyon a sibstans ki sou yo pi bon kalite nan lanati, gen yon nonb infini nan konbinezon diferan. pwopòsyon mekanik (Pou nul, lektè a ta dwe sonje) diskite ke nan konpoze konplèks òbit kwaze, rantre, transfòme, lonje, kreye yon koneksyon. bon jan kalite yo depann sou kalite a: kovalan ak iyonik pi fò, idwojèn, pou egzanp, se pi fèb.

kristal estrikti

Kò a solid se pi plis difisil. Pou modèl la, ki itilize teyori a bann solid, anjeneral pran yon kristal pafè. Sa vle di ke li se kontinuèl ak san peche - chak atòm sou kote pwòp li yo, chaj nan total se zewo. Kernel sezite alantou yon pozisyon patikilye nan ekilib, men elektwon yo ka di an jeneral. Depann sou ki jan "fasil" yon sèl atòm vèrs adjasan patikil negatif li yo, li se jwenn solidè Predetermined estrikti elektwonik nan dielectrics dyelektrik oswa metal nwaj. Mwen ta dwe ajoute ke lè w ap konsidere li se sipoze ke tout elektwon yo rete nan yon kantite minimòm enèji yo: ki vle di ke kò a se nan zewo Kelvins. Nan pi wo tanperati, anplitid la nan ochilasyon kòm nwayo a ak elektwon yo fòtman ak, pakonsekan, lèt la yo kapab rete nan pi wo nivo enèji. patikil negatif distribisyon vin pi "ki lach". Nan kèk pwoblèm, li enpòtan, sepandan, a dekri fenomèn sa a kòm tanperati sa yo se pa konsa pou sa enpòtan.

Pauli prensip ak loader a

ka Konsèp la nan teyori a bann solid pou rive atenn sèlman bon a sonje sa prensip la Pauli. Si nou imajine ke elektwon yo - yon sak ki gen sik ladan, lè sa a, si sa yo sak yon anpil, kondisyonèl loader pral yo enpoze sou youn ak lòt. Chak "bag" pran plas li nan espas. Pou elektwon, sa vle di nan yon eta bay sèlman yon sèl kapab nan yon sèl sistèm. Sa a se prensip la Pauli esklizyon. Remake byen ke nou gen nan tèt ou kondisyon yo ideyal, sa vle di tanperati a nan zewo Kelvins, ak kristal la enfini. sistèm la an antye se nan kondisyon sa yo menm nan tanperati a, estrès mekanik, domaj se menm bagay la nan tout pati nan yon antye.

kristal Elektwonik zòn

Nan kristal la, yon plusieurs nan yon kalite atòm. Youn mol nan sibstans konprann yon eleman dis rive sou ven tyè degre. Konbyen mòl pou chak kilogram, pou egzanp, sèl? Se konsa, ou ka menm di ke menm kristal ki pi piti a gen unimaginably anpil atòm. Chak eleman chimik gen modèl pwòp li yo nan òbit elèktron, ak sa yo dwe fè si yo nan yon sèl kò yon kèk? Apre yo tout, dapre prensip la esklizyon Pauli, yo dwe rete nan eta diferan. teyori Band nan solid ofri fason ki anba la a - òbit yo elèktron vin enèji diferan. Diferans ki genyen ant yo, se konsa ti yo ke yo ap bourade, apiye sou chak lòt trè byen sere yo fòme yon zòn kontinyèl. Kidonk, se chak nivo nan elèktron a nan atòm nan konvèti nan yon zòn nan kristal la esansyèl. Eleman nan teyori bann solid ka ede eksplike diferans ki genyen ant izolan ak Worcester.

Elektwonik nan zòn nan

Nou te deja diskite sa k ap pase ak yon anpil nan elektwon, ki nan yon atòm okipe òbit la menm, fòmasyon nan kristal la. Men, konpòtman yo andedan zòn lan jouk nou te kite eten. Pataje sa a deja enpòtan paske li detèmine diferans ki genyen ant metal ak moun ki pa metal. Kòm deja mansyone pi wo a, teyori a bann solid montre ke nivo yo enèji andedan gwoup la nan atòm endividyèl òbit diferan diferan pou ti kras ke prèske fòme yon espèk kontinyèl. Kidonk, simonte baryè a potansyèl ant elèktron a se pa difisil - l ap deplase yo lib, pou sa a se ase menm chalè. Sepandan, chak nan lame li a pèmèt gen limit li yo. Gen se toujou yon nivo enèji ki se pi wo oswa pi ba pase lòt moun yo.

Valence entèdi, konduktiviti

Ant zòn sa yo gen yon zòn nan enèji, kote ki pa gen nivo nan ki yon elèktron te kapab. Nan graf yo, li parèt tankou yon espas blan. Apre sa, li rele diferans ki bann. Simonte sa a elèktron baryè ka sèlman embesil. Se konsa, li dwe resevwa apwopriye pou enèji sa a. se zòn nan ak enèji nan pi gran, ki pou sa a ki kalite atòm pèmèt egzistans nan elektwon rele gwoup la valence, epi suiv li - konduktiviti.

Dielectric Estati

Kondiksyon bann teyori nan solid kontinye ap di ke prezans la oswa absans nan elektwon nan fanfa a kondiksyon endike ki jan fasil ap koule nan sa a sibstans aktyèl la. metal Se konsa diferan ak dielectrics dyelektrik. Nan ka a ansyen, gwoup la kondiksyon deja gen elektwon, depi doubl ak valence. Yon vle di negatif patikil yo gratis pou avanse pou pi anba aksyon an nan jaden an elektwomayetik, san yo pa nenpòt D 'enèji adisyonèl. Se poutèt sa, aktyèl la elektrik nan metal parèt tèlman fasil, an reyalite - imedyatman, le pli vit ke jaden an. Se pou menm rezon an, se fil la te fè nan asye, kwiv, aliminyòm.

Materyèl pou ki valence ak kondiksyon chenn yo separe pa yon enèji yo rele dielectrics dyelektrik. elektwon sa yo ap bloke nan nivo ki pi ba pèmèt. diferans Band separe patikil yo negatif nan nivo a nan kote yo te kapab deplase nan tout libète. Ak enèji a ki dwe rapòte bay elektwon yo simonte li, detwi materyèl la. Oswa chanje pwopriyete li yo pi lwen pase rekonesans. Se poutèt sa, fil vlope plastik fonn ak boule, men se pa fè elektrisite.

smikondukteur

Men, gen yon klas entèmedyè nan materyèl ki gen yon bandgap, men nan sèten kondisyon ki kapab fè kounye a elektrik. Yo rele yo - smikondukteur. Fè tankou Dielectric a, yo gen yon diferans ant enèji kondiksyon a ak valence. Sepandan, li se pi piti ak simonte ak kèk efò. Klasik semi-conducteurs se Silisyòm (nan Latin la - Silisyòm). pi popilè Silisyòm Valley a se pi popilè pou teknoloji ki baze sou itilize nan kristal nan sa a sibstans se kreye aparèy elektwonik.