Bu makale, katıların bölge teorisinin ne olduğunu anlatıyor. Maddenin yapısının böyle bir temsiline tam olarak neyin sebep olduğu gösterilmiştir. Dielektrik ve yarı iletkenlerden metallerin farklılıkları verilmiştir.
Soket ve düğme
Сколько раз в день мы нажимаем на разнообразные düğme? Bunu düşünen kimse tarafından bile gerçekleşemez - bu eylem çok aşina oldu. Ve bir kişi bütün bunların ancak metallerde elektrik akımının ne kadar kolay akması nedeniyle mümkün olduğunu düşünmüyor. Işığı açmak, su ısıtıcıyı kaynatmak, çamaşır makinesini çalıştırmak, akıllı telefonlarda yapılan hareketlerden bahsetmek yerine, devreyi kapatmak ve iletkenlerdeki elektronların insanlar yerine çalışmasına izin vermek anlamına gelir. İletkenlik gibi bir fenomen için birçok açıklama vardır. Belki de en belirgin olanı katı grupların teorisidir.
Atom ve Su Isıtıcıları
Okulda okuyan herkesin bir fikri var.atom yapısı Küçük, pozitif yüklü ağır çekirdeklerin (proton ve nötronlardan oluşan) hafif küçük elektronların döndüğünü hatırlayın. Negatif parçacıkların sayısı, pozitif olanların sayısına tam olarak eşittir. Okuyucuları sıkmamak için "aptallar için kuantum mekaniği" tarzında açıklıyoruz. Her elektron, belirli bir kimyasal elementte bir çekirdeğin etrafında dönebildiği, kesinlikle sınırlı bir yörüngeye sahiptir. Sırasıyla, her bir atom tipi bu tür yörüngelerin benzersiz bir düzenine sahiptir. Spektroskopik bilim adamlarının boru selenyum ve arsenikten sodyumdan nasıl ayırt ettikleri budur. Bununla birlikte, saf maddelere ek olarak, doğada sayısız çeşitli kombinasyonlar vardır. Kuantum mekaniği (aptallar için, okuyucunun hatırlayacağı gibi) karmaşık bileşiklerde, yörüngelerin kesiştiklerini, birleştirildiğini, dönüştürüldüğünü, genişlediğini, bağlar yarattığını iddia eder. Kaliteleri tipine bağlıdır: kovalent ve iyonik güçlüdür, örneğin hidrojen daha zayıftır.
Sağlam, her şey daha karmaşık.Bant teorisinin kullandığı model için, ideal bir kristal genellikle alınır. Bu sonsuz ve günahsız olduğu anlamına gelir - kendisine tahsis edilen alandaki her atom, toplam yük sıfırdır. Çekirdekler belirli bir denge pozisyonu etrafında salınırlar, ancak birinin diyebileceği gibi, elektronlar yaygındır. Bir atomun negatif parçacıklarını komşu olanlara ne kadar “basit” olarak verdiğine bağlı olarak, katı bir şekilde tanımlanmış dielektrik yapısı veya elektronik bir metal bulutu elde edilir. Varsayım göz önüne alındığında, tüm elektronların kendilerine tahsis edilen minimum enerjiyi içerdiği, yani bedenin sıfır Kelvin'de olduğu anlamına gelmeye değer. Daha yüksek bir sıcaklıkta, hem çekirdeklerin hem de elektronların salınım genliği daha güçlüdür, bu da ikincisinin daha yüksek enerji seviyelerini işgal edebileceği anlamına gelir. Negatif parçacıkların dağılımı daha "gevşek" hale gelir. Bazı problemlerde, bu önemlidir, ancak sıcaklık, bu fenomeni bu şekilde tanımlamak için çok önemli değildir.
Pauli prensibi ve yükleyici
Katların bant teorisi kavramıPauli ilkesinin ne olduğunu dikkatlice hatırlayarak kazanırsınız. Elektronların şeker torbaları olduğunu hayal ederseniz, o zaman bu torbaların birçoğu varsa, koşullu yükleyici onları üst üste koyacaktır. Her "çanta" uzayda yerini alır. Elektronlar için bu, belirli bir durumda tek bir sistemde sadece bir tane olabileceği anlamına gelir. Pauli prensibi budur. İdeal koşulları kastediyoruz, yani sıcaklık Kelvin sıfır, kristal ise sonsuzdur. Bütün sistem aynı koşullardadır: sıcaklık, mekanik gerilme, kusurluluk, tek bir bütünün her yerinde aynıdır.
Kristallerin elektronik bölgeleri
Bir kristalde aynı tipte birçok atom vardır.Bir mol madde on yirmi üçüncü derece eleman içerir. Ve kilogram başına kaç mol tuz diyorsunuz? Yani en küçük kristalin bile tahmin edilemeyecek kadar çok sayıda atom içerdiğini söyleyebilirsiniz. Her kimyasal element kendi elektronik yörüngesine sahiptir, fakat bir vücutta birkaç tane varsa? Sonuçta, Pauli ilkesine göre, hepsinin farklı devletler işgal etmesi gerekiyor. Katıların zon teorisi şu yolu sunmaktadır: elektronik yörüngeler farklı enerjiler kazanır. Dahası, aralarındaki fark o kadar küçüktür ki, birbirlerine sıkıca yaslanmış ve sürekli bir bölge oluştururlar. Böylece, bir atomdaki bir elektronun her seviyesi bir kütle kristalinde bir bölgeye dönüşür. Bant katıları teorisinin elemanları, dielektrikler ve iletkenler arasındaki farkı açıklamaya yardımcı olacaktır.
Zonun içindeki elektron
Birçok kişiye ne olduğunu zaten konuştukBir kristal oluşumu sırasında bir atomda aynı yörüngeyi işgal eden elektronlar. Fakat bölgedeki davranışları şimdiye kadar değişmedi. Bunun hakkında konuşmak önemlidir, çünkü metaller ile metal olmayanlar arasındaki farkı belirler. Yukarıda bahsedildiği gibi, katıların bant teorisi, bant içerisinde, ayrı ayrı atomların farklı yörüngelerinin enerji seviyelerinin, neredeyse sürekli bir spektrum oluşturacak kadar az farklılık gösterdiğini ortaya koymaktadır. Bu nedenle, bir elektronun aralarındaki potansiyel engelin üstesinden gelmesi zor değildir - serbestçe hareket ederler, bunun için termal enerji bile yeterlidir. Ancak, izin verilen her bölgenin sınırları vardır. Her zaman diğerlerinin üstünde veya altında olan bir enerji seviyesi olacaktır.
Değerlik, yasak, iletkenlik
Bu bölgeler arasında bir enerji alanı,bir elektronun olabileceği tek bir seviyenin olmadığı. Grafiklerde beyaz bir boşluk olarak görünüyor. Ve buna yasak bölge denir. Bir elektron bu engeli ancak bir sarsıntıyla aşabilir. Bu, bunun için uygun enerjiyi alması gerektiği anlamına gelir. Belirli bir atom türü için elektronların varlığına izin verilen en yüksek enerjiye sahip bölgeye değerlik ve bir sonrakine iletkenlik denir.
Metal, dielektrik
Katıların iletkenliğinin bant teorisiİletim bandında elektronların varlığının veya yokluğunun, akımın belirli bir maddede ne kadar kolay aktığını gösterdiğini belirtir. Metaller ve dielektrikler bu şekilde farklılık gösterir. İlk durumda, değerlik bandı ile örtüştüğü için iletim bandı zaten elektronları içerir. Bu, negatif parçacıkların ek enerji tüketimi olmadan bir elektromanyetik alanın etkisi altında serbestçe hareket edebileceği anlamına gelir. Bu nedenle, metallerde bir elektrik akımı o kadar kolay ortaya çıkar ki, aslında bir alan ortaya çıkar çıkmaz anında. Ve aynı nedenle teller çelik, bakır, alüminyumdan yapılmıştır.
İletim bandı olan malzemeler vedeğerlik, dielektrik adı verilen enerjisel olarak birbirinden ayrılır. Elektronları izin verilen en düşük seviyede kilitlenir. Yasak bölge, negatif parçacıkları serbestçe hareket edebilecekleri seviyeden ayırır. Ve onu yenmek için elektronlara verilmesi gereken enerji, malzemeyi yok edecektir. Veya özelliklerini tanınmayacak şekilde değiştirin. Bu nedenle tellerin plastik sargısı erir ve yanar, ancak elektriği iletmez.
yarı iletkenler
Ama bir ara malzeme sınıfı var,yasak bölgeye sahip, ancak bazı koşullarda bir elektrik akımı iletme yeteneğine sahipler. Yarı iletkenler denir. Dielektrikler gibi, iletkenlik ve değerlik bantları arasında bir enerji boşluğuna sahiptirler. Ancak, daha küçüktür ve biraz çaba ile üstesinden gelinebilir. Klasik yarı iletken silikondur (Latince - silikon). Ünlü Silikon Vadisi, elektronik ekipman oluşturmak için bu maddenin kristallerinin kullanımına dayanan teknolojilerle ünlüdür.
