Zespół teorii stałych. Mechanika kwantowa dla opornych

Ten artykuł wyjaśnia, co zespół teoria ciał stałych. Pokazano, co jest przyczyną tego, że jest przedstawieniem struktury materii. Wyniki z metali różnych dielektryków i półprzewodników.

Rozeta i przycisk

Ile razy dziennie będziemy kliknij na różne przyciski? Nikt nawet nie pomyślał, aby przyjść nie może liczyć go – stał się tak znane, że działanie. I człowiek nie myśli, że to wszystko jest możliwe tylko dzięki jak łatwo jest przeprowadzenie prądu elektrycznego w metalach. Włącz światła, gotować czajnik, uruchomić pralkę, nie wspominając o działania na smartfony, czyli zamknąć obwód i pozwalają elektronów w przewodnikach do pracy zamiast ludzi. Wyjaśnienie tych zjawisk jak zbiór przewodności. Najbardziej oczywistym, być może, zespół teorii stałych.

Atom i czajniki

Każdy, kto był w liceum, ma pojęcie o strukturze atomu. Przypomnijmy wokół dodatnio naładowanego ciężkiego jądra (składający się z protonów i neutronów) obracają płuc małe elektrony. Liczba ujemnych cząstek dokładnie równa liczbie pozytywne. Aby nie czytników wiertniczych, wyjaśnić w stylu „Quantum Mechanics for Dummies”. Każdej orbicie elektronów jest ściśle ograniczone, który może obracać się wokół rdzenia w danym pierwiastka. Z kolei każdy gatunek unikalny wzór węgla, takie orbity. Został więc spektroskopowe naukowcy wyróżniają boru z selenu i arsenu z sodu. Jednakże, oprócz czystych substancji w przyrodzie, istnieje nieskończona liczba różnych kombinacji. mechaniki kwantowej (dla opornych czytelnik powinien zapamiętać) dowodzi, że w związkach kompleksowych orbity przecinają, łączenie, przekształcać rozciągnięty, tworząc połączenie. Ich jakość zależy od rodzaju: kowalencyjne i jonowe silniejsze wodoru, na przykład, jest słabsze.

struktura krystaliczna

Stała forma jest trudniejsze. W modelu, który wykorzystuje zespół teorii stałych, zazwyczaj doskonałą kryształ. Oznacza to, że nie ma końca i bez grzechu – każdy atom we własnym miejscu, łączna opłata wynosi zero. Kernel oscylować wokół określonego położenia równowagi, ale elektrony można powiedzieć ogólnie. W zależności od sposobu „proste” jeden atom przekazuje swoje sąsiednie cząsteczki ujemne, to otrzymuje się sztywny góry określoną strukturę elektronową dielektryków lub metali chmury. Należy dodać, że przy rozważaniu zakłada się, że wszystkie elektrony zajmują minimalną ilość energii do nich, co oznacza, że organizm jest przy zerowej Kelvina. Przy wyższych temperaturach, amplitudę drgań , jak jądra i silnie elektronów, a więc ten ostatni jest zdolny do zajmowania wyższego poziomu energii. dystrybucja ujemnych cząstek staje się bardziej „luźne”. W niektórych problemów, ważne jest jednak, aby opisać to zjawisko jako taka temperatura nie jest tak ważne.

Zasada Pauli i ładowarka

Koncepcja teorii pasmowej ciał stałych mogą być osiągnięte tylko dobrze pamiętam, co zasada Pauli. Jeśli wyobrazimy sobie, że elektrony – worek z cukrem, a następnie, jeśli tych toreb dużo, ładowarka warunkowe będą nakładać się na siebie. Każdy „worek” ma swoje miejsce w przestrzeni. Dla elektronów, oznacza to, że w danym państwie tylko jeden może być w jednym systemie. Jest to zakaz Pauliego. Należy pamiętać, że mamy na myśli idealne warunki, tj temperatury zera Kelvina oraz nieskończoną kryształ. Cały system jest w tych samych warunkach temperatury, nacisk mechaniczny, wady są takie same we wszystkich częściach całości.

Strefa kryształy elektroniczne

W krysztale, pewną liczbę jednego rodzaju węgla. Jeden mol substancji zawiera elementy do dziesięciu do dwudziestu trzeciego stopnia. Ile moli na kilogram, na przykład, sól? Więc można nawet powiedzieć, że nawet najmniejszy kryształ zawiera niewyobrażalnie dużo węgla. Każdy pierwiastek chemiczny ma swój własny wzór orbitach elektronowych, i co zrobić, jeśli są one w jednym ciele kilka? Wszakże, zgodnie z zasadą Pauliego, muszą zajmować różne stany. Zespół teorii stałych daje następujący sposób – orbity elektronów się różne energie. Różnica między nimi jest tak mała, że są prasowane, opierając się bardzo dobrze, tworząc ciągłą strefę. Tak więc, każdy poziom elektronów w atomie jest przekształcany w strefę w masie kryształu. Elementy teorii pasmowej ciał stałych może pomóc wyjaśnić różnicę między izolatorami i przewodnikami.

Elektroniczny w strefie

Mówiliśmy już, co dzieje się z dużą ilością elektronów, które w atomie zajmują tę samą orbitę, tworzenie kryształu. Ale ich zachowanie wewnątrz strefy aż wyszliśmy świeci. Podziel się to już ważne, ponieważ określa różnicę między metali i niemetali. Jak już wspomniano powyżej, zespół teorii stałych wskazują, że poziom energii wewnątrz pasma poszczególnych atomów różnych orbitach różnią się tak małe, że prawie tworzą ciągłe widmo. Zatem, aby pokonać barierę potencjału pomiędzy elektronem nie jest trudne – przesuwa je łatwo, gdyż jest jeszcze wystarczająco ciepła. Jednakże, każda z dozwolonym paśmie ma swoje ograniczenia. Zawsze jest poziom energii, która jest wyższa lub niższa niż inni.

Valence zabronione, przewodność

Pomiędzy tymi strefami o powierzchni energii, gdzie nie ma poziom, w którym elektrony może być. Na wykresach, to pojawia się jako białe luki. I nazwała pasmo wzbronione. Aby pokonać tę barierę Electron tylko szarpnięć. Tak, musi otrzymać odpowiednie dla tej energii. Strefa o największej energii, który w tym rodzaju węgla dopuszcza istnienie elektronów nazywa się zespół walencyjne, a po nim – przewodność.

Metal dielektryk

Przewodzenia zespół teorii stałych utrzymuje, że obecność lub brak elektronów pasma przewodnictwa wskazują, jak łatwo płynie w obecnym substancji. Zatem różnych metali i dielektryków. W pierwszym przypadku, zespół przewodzenia zawiera już elektrony, ponieważ nakłada się wartościowość. A cząstki wykluczające się swobodnie poruszać pod działaniem pola magnetycznego, bez dodatkowego wkładu energii. Dlatego prąd elektryczny w metalach pojawia się tak łatwe, w rzeczywistości – natychmiast, jak tylko pola. I z tego samego powodu, drut jest wykonany ze stali, miedzi, aluminium.

Materiały, dla których wartościowości i prowadzenie taśmy rozdzielone przez energii zwane dielektryków. Te elektrony są uwięzione w niższym poziomie dopuszczalnym. pasmo wzbronione oddziela negatywnych cząstek od poziomu, w którym mogą się swobodnie poruszać. I energii, które muszą być zgłaszane do elektronów, aby go pokonać, zniszczyć materiał. Lub zmienić jego właściwości nie do poznania. Dlatego plastikowe przewody oblewania topi się i pali się, ale nie przewodzi prądu.

półprzewodniki

Ale istnieje pośrednia klasa materiałów, które posiadają pasmo wzbronione, ale pod pewnymi warunkami zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego. Są one nazywane – półprzewodniki. Jak dielektryk, mają luki energii między przewodzeniem i wartościowości. Jest to jednak mniej i przezwyciężyć z pewnym wysiłkiem. półprzewodnikowy klasycznej jest krzemu (w języku łacińskim – Silicium). Słynna Dolina Krzemowa słynie z technologii opartych na wykorzystaniu kryształków tej substancji jest stworzenie urządzeń elektronicznych.