Bändi teoria kiintoaineita. Kvanttimekaniikka for Dummies

Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä bändi teoria kiintoaineita. Osoittanut, mikä on syy se on edustus aineen rakenteesta. Tulokset metallien eri eristeet ja puolijohteet.

Ruusukkeen ja Button

Kuinka monta kertaa päivässä me klikkaa eri napit? Kukaan ei edes ajatellut tulla voi laskea sitä - on tullut niin tuttu, että toiminta. Ja ihminen ei usko, että tämä kaikki on mahdollista vain siksi, kuinka helppoa se on kuljettaa sähkövirtaa metalleja. Sytyttää valoa, vedenkeittimen, suorita pesukone, puhumattakaan älypuhelimilla, tarkoittaa täydellisiä piirin ja anna elektronit johtimien työskennellä ihmisten sijaan. Selitys tällaisia ilmiöitä kuten johtavuus asetettu. Ilmeisin ehkä on bändi teoria kiintoaineita.

Atomi ja vedenkeitin

Jokainen, joka oli lukiossa, on käsitys rakenteen atomin. Recall noin positiivisesti varautunut raskas ydin (koostuu protonit ja neutronit) kiertää keuhkoihin vähän elektroneja. Määrä negatiivisia hiukkasten täsmälleen sama määrä kuin positiivinen. Jotta ei pitkästyttää lukijoita, selittää tyyliin "Kvanttimekaniikka for Dummies". Kukin elektronin rata on tiukasti rajattu, jota varten se voi pyöriä sydämen tietyssä alkuainetta. Puolestaan kunkin lajin on ainutlaatuinen kuvio atomeja, kiertoradan. Se oli niin spektroskopistien tutkijat erottaa boori seleeni ja arseenin natriumista. Kuitenkin, lisäksi puhtaita aineita luonnossa, on olemassa ääretön määrä erilaisia yhdistelmiä. Kvanttimekaniikan (tutteja, lukijan tulee muistaa) väittää, että kompleksisten yhdisteiden kiertoradat leikkaavat, yhdistää, muuttaa, venytetty, muodostettaessa. Niiden laatu riippuu: kovalenttinen ja ioninen vahvempi, vety, esimerkiksi, on heikompi.

kiderakenne

Kiinteä runko on vaikeampaa. Mallille, joka käyttää bändi teoria kiintoaineita, yleensä kestää täydellinen kristalli. Tämä tarkoittaa, että se on loputon ja synnitön - jokainen atomi omalla paikallaan, kokonaisvaraus on nolla. Ydin vaihtelee noin tietyn tasapainotila, mutta elektronit voidaan sanoa yleisesti. Riippuen siitä, kuinka "helppo" yksi atomi luovuttaa sen vieressä negatiivinen hiukkasia, se on saatu tiukasti ennalta määrätty sähköinen rakenne eristeiden tai metallien pilvi. Lisäisin vielä, että kun otetaan huomioon oletetaan, että kaikki elektronit miehittävät energian vähimmäismäärän heille, mikä tarkoittaa, että keho on nolla Kelvin. Korkeammissa lämpötiloissa, oskillaatioamplitudia kuin ytimet ja elektronit voimakkaasti, ja näin ollen, nämä voivat miehittää korkeamman energian tasoilla. Negatiiviset hiukkaset jakelu muuttuu "löysä". On joitakin ongelmia, on kuitenkin tärkeää, kuvaamaan tätä ilmiötä sinänsä lämpötila ei ole niin tärkeää.

Pauli periaate ja kuormaaja

Käsite bändi teoria kiintoaineita voidaan saavuttaa vain hyvä muistaa, mitä Pauli periaatetta. Jos ajatellaan, että elektronit - pussillisen sokeria, sitten, jos nämä pussit paljon, ehdollinen kuormaajan ne aiheuttavat toisilleen. Jokainen "bag" ottaa paikkansa avaruudessa. Elektroneja, tämä tarkoittaa, että tietyssä tilassa vain yksi voi olla samassa järjestelmässä. Tämä on Paulin kieltosääntö. Huomaa, että meillä on mielessä ihanteelliset olosuhteet, eli lämpötila nollan Kelvin, ja ääretön kide. Koko järjestelmä on samoissa olosuhteissa lämpötilan, mekaaninen rasitus, viat ovat samat kaikissa osissa koko.

Elektroninen kiteet alue

Kiteessä, useita yhden tyyppinen atomia. Yksi mooli aine käsittää kymmenen kahteenkymmeneen kolmannen asteen osia. Kuinka monta moolia kilolta, esimerkiksi suolaa? Joten voit jopa sanoa, että pienikin kristalli on käsittämättömän monta atomia. Kukin alkuaine on oma malli Electron radoista, ja mitä tehdä, jos ne ovat yksi ruumis muutama? Loppujen lopuksi mukaan Paulin kieltosääntö, ne on miehittää eri valtioissa. Band teoria kiintoaineita tarjoaa seuraavalla tavalla - elektroni kiertoradat tullut erilaisia energioita. Niiden välinen ero on niin pieni, että ne on puristettu, nojaten toisiaan erittäin tiiviisti muodostaen jatkuvan vyöhyke. Siten kukin taso elektronin atomin muunnetaan vyöhykkeen irtotavarana kide. Elementtejä bändi teoria kiintoaineita voi auttaa selittämään eroa eristeet ja johtimien.

Elektroninen vyöhykkeen sisällä

Olemme jo keskustelleet, mitä tapahtuu paljon elektroneja, jotka atomi miehittää samaa kiertorataa, muodostumista kiteen. Mutta niiden käyttäytyminen vyöhykkeellä kunnes lähdimme pala. Jaa tämä jo tärkeä, koska se määrittää eroa metallit ja epämetallit. Kuten jo edellä mainittiin, bändi teoria kiintoaineiden osoittaa, että energiatasot sisällä nauha yksittäisten atomien eri radat eroavat toisistaan niin vähän, että melkein muodostavat jatkuvan spektrin. Siten, että poistetaan mahdolliset esteen elektroni ei ole vaikeaa - se siirtää ne vapaasti, sillä tämä ei riitä vielä lämpöä. Kuitenkin, kullakin sallittu bändi on rajansa. On aina energiaa, joka on korkeampi tai matalampi kuin toiset.

Valence kielletty, johtavuus

Näiden vyöhykkeiden välillä on alueen energia, jossa ei ole tason, jolla elektroni voisi olla. Kuvaajissa, se näkyy valkoisena rako. Ja hän kutsui bändi kuilu. Voit voittaa tämän esteen elektroni voi vain ääliö. Niinpä hän on saatava asianmukainen tämän energian. Vyöhyke, jolla on suurin energia, joka tämän tyyppiselle atomien sallittu olemassaolo elektroneja kutsutaan valenssivyöstä, ja sitä seuraavan - johtavuus.

metalli dielektrinen

Johtuminen bändi teoria kiintoaineiden väittää, että läsnä tai poissa elektronien johtuminen bändi osoittaa, kuinka helposti virtaa tässä nykyisessä ainetta. Näin ollen eri metalleja ja eristeitä. Edellisessä tapauksessa johtuminen bändi jo sisältää elektroneja, koska päällekkäinen valenssi. Välineet negatiivinen hiukkaset ovat vapaita liikkumaan vaikutuksesta sähkömagneettisen kentän, ilman ylimääräisiä energiaa. Siksi sähkövirran metallien näyttää niin helppoa, itse asiassa - heti, kun kenttä. Ja samasta syystä, lanka on valmistettu teräksestä, kuparista, alumiinista.

Materiaalit, joiden valenssi ja johdenauhojen erotettiin energiaa kutsutaan eristeet. Nämä elektronit ovat loukussa alemman tason sallittua. Bändi kuilu erottaa negatiiviset hiukkaset tasolta, jolla ne voisivat liikkua vapaasti. Ja energia, joka tulee ilmoittaa elektronien voittamaan sen, pilata materiaalin. Tai muuttaa sen ominaisuuksia totaalisesti. Siksi muovikelmu johdot sulaa ja palovammoja, mutta ei johda sähköä.

puolijohteet

Mutta on välituote materiaalien luokka, jotka ovat bandgap, mutta tietyissä olosuhteissa, joka pystyy johtamaan sähkövirtaa. Niitä kutsutaan - puolijohteet. Kuten dielektrisen, niillä on energia-aukon välillä johtuminen ja valenssi. Se on kuitenkin vähemmän ja voittaa pienellä vaivannäöllä. Klassinen puolijohde on piitä (latinaksi - Pii). Kuuluisa Piilaakso on tunnettu teknologian käyttöön perustuva kiteiden tätä ainetta on luoda elektronisia laitteita.