Зонная теория твердых тел

Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, диэлектрики и полупроводники

Зонная теория твердых тел – это квантовая теория энергетического спектра электронов в кристалле, согласно которой этот спектр состоит из чередующихся зон разрешенных и запрещенных энергий. В пределах разрешенных уровней энергия электронов меняется квазинепрерывно. В запрещенных электроны находиться не могут. Ширина разрешенных и запрещенных зон не зависит от размеров кристалла. Разрешенные зоны тем шире, чем слабее связь валентных электронов с ядром. Разрешенными являются валентная зона и зона проводимости.

Валентная – зона, которая полностью заполнена е и образована из энергетических уровней е внутренних оболочек свободных атомов.

Зона проводимости – свободная, либо частично заполненная зона, образованная из энергетических уровней внешних е свободных атомов. Зонная теория с единой точки зрения истолковывает состояние Металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их свойствах в следующем:

1) Неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон;

2) Разной шириной запрещенных зон.

Различие между Металлов и диэлектриками с точки зрения зонной теории состоит в том, что при  в зоне проводимости Металлов имеются свободные е, а в зоне проводимости диэлектриков их нет.

Различие между диэлектриками и полупроводниками определяется разной шириной запрещенных зон.

Для диэлектриков она довольно широкая

Для полупроводников запрещенная зона достаточно узкая. Например, для Германия

При  полупроводники ведут себя как диэлектрики, то есть переброски электронов в зону проводимости не происходит