የመዋቅሮች የባንዱ ንድፈ. ኢቮሉሽን ኳንተም መካኒክስ

ይህ የጥናት ርዕስ ምን የመዋቅሮች ያለውን ባንድ ንድፈ ሐሳብ ያብራራል. የሚታይ, ነገር ግን አንድ ውክልና ነው ምክንያት ምን ጉዳይ አወቃቀር. dielectrics እና ሴሚኮንዳክተሮች የመጡ የተለያዩ ማዕድናት ውጤቶች.

ሮዜት እና አዝራር

አንድ ቀን እኛም የተለያዩ አዝራሮች ላይ ስንት ጊዜ ጠቅ ያደርጋል? እንኳን መቁጠር አይችሉም መጥተው ይታሰባል የለም - ይህ እርምጃ በጣም የተለመደ ሆኗል. እና ሰው ሁሉ ይህ ብቻ ብረቶች ውስጥ አንድ የኤሌክትሪክ የአሁኑ ተሸክሞ እንዴት ቀላል ማድረግ የሚቻል ምስጋና እንደሆነ ማሰብ አይደለም. ዘመናዊ ስልኮች ላይ እርምጃ መጥቀስ ሳይሆን, ማንቆርቆሪያ መፍላት, ብርሃን አብራ ያለውን ማጠቢያ ማሽን መሮጥ, የወረዳ ለማጠናቀቅ እና conductors ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ይልቅ ሰዎች እንዲሰራ መፍቀድ ማለት ነው. የ conductivity ስብስብ ያሉ ክስተቶች ማብራሪያ. በጣም ግልጽ, ምናልባትም, የመዋቅሮች የባንዱ ንድፈ ሐሳብ ነው.

አቶም እና kettles

የሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ውስጥ የነበረው ሰው ሁሉ, አንድ ሐሳብ ያለው ስለ አቶም አወቃቀር. አንድ አዎንታዊ ክስ ከባድ አስኳል (ኤሌክትሮኖች እና ኒውትሮን ያካተተ) ዙሪያ አስታውስ ሳንባ ትንሽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ይሽከረከራሉ. ብዛት አሉታዊ ቅንጣቶች በትክክል አዎንታዊ ቁጥር ጋር እኩል ነው. ቅደም እንደያዝክ አንባቢዎች, ያለውን ቅጥ ላይ ማብራራት አይደለም "ኢቮሉሽን ኳንተም መካኒክስ." አንድ የተሰጠ የኬሚካል ንጥረ ነገር ውስጥ ዋና ዙሪያ ይሽከረከራሉ; ለዚህም እያንዳንዱ በኤሌክትሮን ምሕዋር በጥብቅ, ውስን ነው. በምላሹም, እያንዳንዱ ዝርያዎች ልዩ ጥለት እንዲህ ምሕዋር አተሞች አለው. ይህ በጣም ሳይንቲስቶች ሶዲየም ከ የሲሊኒየም እና የአርሴኒክ ከ boron መለየት spectroscopists ነበር. ይሁን እንጂ በተፈጥሮ ውስጥ ንጹህ ንጥረ ነገሮች በተጨማሪ, የተለያዩ የጥምረቶች ያልተወሰነ ቁጥር አሉ. ኳንተም መካኒክስ (ኢቮሉሽን, ማስታወስ ይገባል አንባቢው) ውስብስብ ውህዶች ውስጥ ምህዋራቸውን አቋርጠው, ግንኙነት በመፍጠር, ዘርግቶ ሽግግር, ማዋሃድ ይከራከራሉ. የእነሱ ጥራት ዓይነት ይለያያል: covalent እና ዋህስ ጠንካራ, ሃይድሮጅን, ለምሳሌ, ደካማ ነው.

ክሪስታል መዋቅር

የ ጠንካራ አካል ይበልጥ አስቸጋሪ ነው. የመዋቅሮች የባንዱ ንድፈ ይጠቀማል ሞዴል, ለ, አብዛኛውን ጊዜ ፍጹም ክሪስታል ይወስዳል. ይህ ማለቂያ የሌለው እና ኃጢአት የሌለበት ነው ማለት ነው - በራሱ ቦታ ላይ እያንዳንዱ አቶም, ጠቅላላ ክፍያ ዜሮ ነው. ከርነል የተፈጠሩበት አንድ የተወሰነ ቦታ ዙሪያ ተለዋወጠ, ነገር ግን የኤሌክትሮማግኔቲክ በአጠቃላይ ማለት ይቻላል. "ቀላል" አንድ አቶም የራሱ አጠገብ አሉታዊ ቅንጣቶች ለገሰ እንዴት ላይ በመመስረት, ይህ dielectrics ወይም ማዕድናት የደመና ቢባልም, አስቀድሞ የኤሌክትሮኒክስ መዋቅር ማግኘት ነው. እኔ ከግምት ጊዜ አካል ዜሮ ኬልቨን ላይ ነው, ይህም ማለት ሁሉ የኤሌክትሮማግኔቲክ ለእነርሱ ኃይል ዝቅተኛው መጠን ልንሰጣቸው እንደሆነ አስባ መሆኑን መጨመር ይገባል. ከፍተኛ ሙቀት, oscillation ያለውን amplitude ወደ ኒውክላይ እንደ ሆነ የኤሌክትሮማግኔቲክ አጥብቆ እና, በመሆኑም, ሁለተኛውን ከፍተኛ ማስቀደም መቻል ናቸው የኃይል ደረጃዎች. አሉታዊ ቅንጣቶች ስርጭት ይበልጥ "ብልግና" ይሆናል. እንደ የሙቀት በጣም አስፈላጊ አይደለም እንደ አንዳንድ ችግሮች ውስጥ, ይህ አስፈላጊ ነው, ይሁን እንጂ ይህ ክስተት ለመግለጽ.

Pauli መርህ እና ጫኚ

የመዋቅሮች የባንዱ ንድፈ ጽንሰ-ሐሳብ ምን Pauli መርህ ለማስታወስ ብቻ ጥሩ ማግኘት ይቻላል. ስኳር አንድ ቦርሳ, ታዲያ, እነዚህን ቦርሳዎች ብዙ ነገር ከሆነ, ሁኔታዊ ጫኚ እነርሱም እርስ በርሳቸው ላይ ሊጥል ነው - እኛ የኤሌክትሮማግኔቲክ እንደሆነ መገመት ከሆነ. እያንዳንዱ "ቦርሳ" ቦታ ውስጥ የራሱ ቦታ ይወስዳል. የኤሌክትሮማግኔቲክ, ይሄ የተሰጠ ሁኔታ ውስጥ ብቻ አንድ በአንድ ሥርዓት ውስጥ ሊሆን ይችላል ማለት ነው. ይህ Pauli አግላይ መርህ ነው. እኛ, አእምሮ ውስጥ ያለውን ምቹ ሁኔታ ያላቸው ዜሮ ኬልቨን የሙቀት መጠን, እና የሌለው ክሪስታል ማለትም መሆኑን ልብ በል. መላው ሥርዓት ሙቀት, በተመሳሳይ ሁኔታ ውስጥ ነው ሜካኒካዊ ውጥረት, ጉድለቶች አንድ ሙሉ በሁሉም ክፍሎች ውስጥ ተመሳሳይ ናቸው.

ኤሌክትሮኒክ ቅንጣቶች ዞን

ወደ ክሪስታል ውስጥ, አተሞች አንድ አይነት የሆነ የብዙ. ንጥረ ነገር አንዱ ፍልፈል ላይ አንድ አሥር ሃያ-ሦስተኛው ዲግሪ ክፍሎች ያጠቃልላል. ስንት ቡጉር በኪሎ ግራም, ለምሳሌ, ጨው? ስለዚህ እንኳ እንኳ ትንሿ ክሪስታል በማይታሰብ ብዙ አተሞች ይዟል ማለት ይቻላል. እያንዳንዱ የኬሚካል ንጥረ ነገር በኤሌክትሮን ያላወቁት የራሱ ንድፍ አለው, እና እነሱም በአንድ አካል ውስጥ ጥቂት ከሆኑ ምን ማድረግ? ሁሉም በኋላ Pauli አግላይ መርህ መሠረት, እነዚህ የተለያዩ ግዛቶች ልንሰጣቸው ይገባል. የመዋቅሮች ባንድ ንድፈ የሚከተለውን መንገድ ያቀርባል - በኤሌክትሮን ምህዋራቸውን የተለያዩ ቅድሚያውን ይሆናሉ. በእነርሱ መካከል ያለው ልዩነት; እነርሱ እጨነቃለሁ ናቸው በጣም ትንሽ ነው ቀጣይነት ዞን ለማቋቋም በጣም በጥብቅ እርስ በእርስ ላይ ተጠግቶ ሰገደ. በመሆኑም አቶም ውስጥ በኤሌክትሮን እያንዳንዱ ደረጃ የጅምላ ክሪስታል ውስጥ አንድ ዞን ወደ የሚቀየር ነው. የመዋቅሮች ባንድ ንድፈ ሐሳብ ክፍሎችን insulators እና conductors መካከል ያለውን ልዩነት ለማስረዳት ሊረዳህ ይችላል.

በዞኑ ውስጥ ኤሌክትሮኒክ

እኛ አስቀድመው አቶም ውስጥ ተመሳሳይ ምሕዋር, ወደ ክሪስታል ምስረታ ልንሰጣቸው ይህም የኤሌክትሮማግኔቲክ, ብዙ ጋር ምን እየተከናወነ እንዳለ ተመልክተናል. ነገር ግን ዞን ውስጥ ያላቸውን ባሕርይ እኛ ጠፍቶባቸው ግራ ድረስ. ይህ ብረት ያልሆኑ ማዕድናት መካከል ያለውን ልዩነት ይወስናል ምክንያቱም ይህ አስቀድሞ አስፈላጊ ያጋሩ. ቀደም ሲል ከላይ እንደተጠቀሰው, የመዋቅሮች የባንዱ ንድፈ ግለሰብ አቶሞች ወደ ባንድ ውስጥ ያለውን የኃይል ደረጃዎች የተለያዩ ምህዋራቸውን ማለት ይቻላል አንድ ቀጣይነት የሚዘጋጁ እንዲመሰርቱ በጣም ትንሽ ልዩነት ያሳያል. በመሆኑም በኤሌክትሮን መካከል ያለውን እምቅ ግርዶሽ ለማሸነፍ አስቸጋሪ አይደለም - ይህ እንኳ ሙቀት በቂ ነው የሚሆን, በነፃነት ያነሳሳቸዋል. ይሁን እንጂ, ከተፈቀደው ባንድ እያንዳንዱ የራሱ ገደብ አለው. ከሌሎቹ ይልቅ ከፍ ወይም ያነሰ እንደሆነ አንድ የኃይል ደረጃ ሁልጊዜ የለም.

Valence የተከለከለ, conductivity

እነዚህ ዞኖች መካከል በኤሌክትሮን ሊሆን የሚችል ምንም ደረጃ የለም ባለበት የኃይል, አንድ አካባቢ አለን. በ ግራፎች ላይ, አንድ ነጭ ክፍተት ሆኖ ይታያል. እሷም ባንድ ክፍተት ይባላል. ይህ ግርዶሽ በኤሌክትሮን የሚችሉት ብቻ ታከብረኝ ለማሸነፍ. ስለዚህ, ይህን ኃይል ተገቢ መቀበል አለባቸው. አተሞች የዚህ አይነት የኤሌክትሮማግኔቲክ መኖር የተፈቀደለት ያለውን ታላቅ ኃይል ጋር ያለውን ዞን, በ valence ባንድ ይባላል, እና እየተከተለ ነው - conductivity.

ሜታል dielectric

የመዋቅሮች Conduction ባንድ ንድፈ ሐሳብ በ conduction ባንድ ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ውስጥ መኖሩ ወይም አለመኖሩ በዚህ በአሁኑ ንጥረ ነገር ውስጥ የሚፈሰው እንዴት በቀላሉ የሚጠቁም እንደሆነ ያቆያል. በመሆኑም የተለያዩ ማዕድናት እና dielectrics. valence ጋር የሚደራረብ ጀምሮ የቀድሞ ሁኔታ, conduction ባንድ አስቀድሞ የኤሌክትሮማግኔቲክ ይዟል. አንድ መንገድ አሉታዊ ቅንጣቶች ማናቸውም ተጨማሪ የኃይል ግብዓት ሳይኖር, የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ እርምጃ ሥር ለማንቀሳቀስ ነፃ ናቸው. ስለዚህ, ማዕድናት ውስጥ የኤሌክትሪክ ወቅታዊ እንዲያውም ውስጥ, በጣም ቀላል ይመስላል - በቅጽበት ወዲያውኑ መስክ አድርጎ. እና በተመሳሳይ ምክንያት, ሽቦ ብረት, መዳብ, አሉሚኒየም የተሠራ ነው.

ቁሳቁሶች ይህም ለ valence እና conduction ባንዶች አንድ የኃይል-ተብለው dielectrics የተለዩ. እነዚህ የኤሌክትሮማግኔቲክ በሚፈቅዱት ዝቅተኛ ደረጃ ላይ ወጥመድ ነው. ባንድ ክፍተት እነሱ በነፃነት ለመንቀሳቀስ ይችሉ ውስጥ ያለውን ደረጃ ጀምሮ እስከ አሉታዊ ቅንጣቶች ይከፋፍላል. እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ሪፖርት እንዳለበት ያለውን የኃይል ሆይ: ድል ትምህርቱን ለማጥፋት. ወይም እውቅና ባሻገር የራሱ ንብረት መለወጥ. ስለዚህ, ፕላስቲክ መጠቅለያ ሽቦዎች እንደሚቀልጥ እና ቃጠሎ, ነገር ግን የኤሌክትሪክ ምግባር አይደለም.

ሴሚኮንዳክተሮች

ነገር ግን በዚያ አንድ bandgap ያላቸውን ዕቃዎች መካከለኛ ክፍል ነው, ነገር ግን የኤሌክትሪክ የአሁኑ በመምራት በአንዳንድ ሁኔታዎች ስር የሚችል. እነዚህ ተብለው ነው - ሴሚኮንዳክተሮች. የ dielectric ልክ እንደ እነሱ conduction እና valence መካከል የኃይል ክፍተት አላቸው. ይሁን እንጂ አንዳንድ ጥረት ጋር ያነሰ እና ድል ነው. ክላሲካል semiconductor (- Silicium በላቲን ውስጥ) ሲሊከን ነው. ታዋቂው ሲሊከን ቫሊ የዚህ ንጥረ ነገር ክሪስታሎች አጠቃቀም ላይ የተመሠረቱ ቴክኖሎጂዎች ለ የኤሌክትሮኒክ መሣሪያዎችን መፍጠር ነው ታዋቂ ነው.