Валентная полоса и полоса проводимости, пытаясь получить четкую картину!

Я пытаюсь получить четкое представление о валентной зоне, зоне проводимости и запрещенной зоне. Теперь я исследовал это некоторое время и понимаю большую часть того, что происходит. Я все еще немного запутался в некоторых особенностях, поэтому, если бы вы могли обратиться к следующему, это было бы здорово!

До сих пор моим любимым описанием было

«Наиболее важный аспект зонной структуры полупроводников можно резюмировать следующим образом: при абсолютном нуле самая высокая полностью заполненная зона (валентная зона) отделена от самой нижней пустой зоны (зоны проводимости) энергетической щелью или запрещенной зоной Eg запрещенных состояний. . Следовательно, материал не проводит электричество при Т = 0».

Итак, из этого описания у меня есть довольно четкое представление о том, что такое валентная зона (с добавлением нескольких диаграмм). Кроме того, я знаю, что зона проводимости находится выше валентной зоны с точки зрения энергии, и именно там электроны могут свободно перемещаться по материалу в качестве электронов проводимости. Моя проблема в том, где физически находится эта «полоса проводимости». Кажется, что должно быть какое-то разрешенное состояние, в котором, если вы просто возбудите один электрон, вы перейдете в это новое состояние. Из приведенного выше описания кажется, что некоторые из этих состояний «запрещены», и это мой главный вопрос. Где находится эта зона проводимости, что определяет ее диапазон (пример был бы фантастическим) и как определить, что обязательно является «запрещенным» состоянием?

Спасибо =)

Моя проблема в том, где эта «полоса проводимости» находится физически, я могу ошибаться, но я подозреваю, что вы пытаетесь поместить эту «полосу» в физическое, т.е. конфигурационное пространство. Зона проводимости представляет собой диапазон (разрешенной) энергии.
Ну, я знаю, что это не объект, и это энергетический диапазон, я больше ищу, каковы физические основания для этого энергетического диапазона, например, что физически заставляет зону проводимости иметь этот заданный диапазон.

Ответы (1)

Возьмите решения потенциальной проблемы атома и посмотрите на уровни энергии .

уровни энергии водорода

Между энергетическим уровнем n=1 и энергетическим уровнем n=2 находится запрещенная щель по энергии, т.е. вы не найдете там электрона атома водорода. Обратите внимание на толстую линию для больших n, где энергетические щели становятся такими крошечными, что приводит к континууму, то есть к энергетической «зоне», где можно найти электрон при измерении его спектра.

Всегда можно смоделировать коллективный потенциал многих атомов в объеме. Благодаря этому коллективному потенциалу появляются новые энергетические уровни , в которых электроны видят всю решетку, а не только родительское ядро, в зависимости от материала.

группы

Вместо дискретных энергий, как в случае свободных атомов, доступные энергетические состояния образуют полосы. Решающее значение для процесса проводимости имеет наличие электронов в зоне проводимости. В изоляторах электроны в валентной зоне отделены от зоны проводимости большой щелью, в проводниках, таких как металлы, валентная зона перекрывает зону проводимости, а в полупроводниках между валентной зоной и зоной проводимости имеется достаточно небольшой зазор, который препятствует тепловым или другим воздействиям. возбуждения могут преодолеть этот разрыв. При таком маленьком зазоре присутствие небольшого процента легирующего материала может резко увеличить проводимость.

Промежутки, где электроны «запрещены», возникают из-за коллективного потенциала и решений, которые он допускает. Можно интуитивно понять, почему образуются полосы, из-за коллективного потенциала большого количества атомов и принципа неопределенности из-за квантово-механической природы на этом уровне: решетка вибрирует из-за теплового движения, и уровни размазываются :).

Валентная полоса и полоса проводимости, пытаясь получить четкую картину!
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v