Строение и свойства вещества Строение и свойства веществаСтраница 2
1.2. Кристаллические проводники, полупроводники, изоляторы. Зонная теория кристаллов.
Все известные кристаллические вещества по величине электропроводимости подразделяются на три класса: проводники, диэлектрики (изоляторы), полупроводники (таблица 1.4).
Таблица 1.4.
Деление кристаллических веществ по величине электропроводимости
|
Электропроводность |
Общая характеристика |
Примеры |
Диэлектрики Полупроводники |
Вещества с металлической кристаллической решёткой, характеризующейся наличием “переносчиков тока” – свободно-перемещающихся электронов Вещества с атомной, молекулярной и реже ионной решёткой, обладающие большой энергией связи между частицами Вещества с атомной или реже ионной решёткой, обладающие более слабой энергией связи между частицами, чем изоляторы; с ростом температуры электропроводимость растет |
Fe, Al, Ag, Cu и др. Салмаз, слюда, органич. Полимеры, оксиды и др. Si, Ge, B, серое олово и др. |
Различие в величине электропроводимости металлов, полупроводников и диэлектриков объясняет зонная теория строения твёрдого тела, основные положения которой сводятся к следующему. При образовании кристалла из одиночных атомов происходит перекрытие атомных орбиталей (АО) близких энергий и образование молекулярных орбиталей (МО), число которых равно общему числу перекрывающихся АО.
С ростом числа взаимодействующих атомов в кристалле растет число разрешённых молекулярных энергетических уровней, а энергетический порог между ними уменьшается. Образуется непрерывная энергетическая зона, в которой переход электронов с более низкого энергетического уровня на более высокий не требует больших затрат энергии.
Заполнение электронами МО, составляющих непрерывную энергетическую зону, происходит в порядке возрастания энергии, согласно принципу Паули. В кристалле натрия при образовании N MO, только N/2 MO будут заняты электронами, т.к. у атома Na на каждой валентной 3S АО находится по 1 электрону, а на каждой МО будет располагаться по 2е с противоположными спинами.
Совокупность энергетических уровней, занятых валентными электронами, составляет валентную зону.
Энергетические уровни, незаполненные электронами, составляют зону проводимости.
В кристаллах проводников валентная зона находится в непосредственной близости от зоны проводимости и иногда перекрывается с ней. Е – энергетический барьер близок к нулю. (см. рис.1)
Рис1. Расположение энергетических зон в кристаллах:
- зона проводимости; - валентная зона; ¯DЕ=запрещенная зона
Электроны валентной зоны при их незначительном возбуждении могут легко перейти на свободные энергетические уровни зоны проводимости, что обеспечивает высокую проводимость металлов.
УДЖУНГ-КУЛОН (Ujung Kulon) , природный парк в Индонезии, на западе о. Ява и прилегающих мелких островах. Основан в 1921. Площадь 41 150 га. Тропические леса, саванны, болота. Яванский носорог, бантенг, дикий буйвол, яванский тигр, леопард, красный волк, гигантская белка, шерстокрыл, яванский павлин и др.
ТАКАМАЦУ (Takamatsu) Жиро (р .1936), японский скульптор и живописец. Много занимался исследованиями перспективы. В начале 1960-х экспериментировал с передачей информации о предмете через тень ("Тени", 1964). С 1966 конструирует объекты, форма которых воспринимается только на значительном растоянии, при приближении же распадается на самостоятельные элементы ("Зеркальная площадь" для Экспо-70 в Осаке).
ТАЛИКОТА , город в индийском княжестве Биджапур, по которому часто называют битву 23 января 1565 между армиями 4 султанов Декана и государства Виджаянагар; после разгрома в этой битве армии Виджаянагара это государство начало распадаться.