Приобретение энергииНад самым высоким из заполненных энергетических уровней существует еще множество уровней, отличающихся от него по энергии лишь незначительно. В этой зоне электроны, называемые электронами проводимости, не связаны заданным положением и могут переходить с одного уровня на другой, поскольку это сопряжено лишь с незначительными изменениями энергии. Такие характеристики свойственны хорошему проводнику, подобному меди или серебру. Далее рассматривается энергетическая диаграмма вещества, в которых электроны заполняют нижнюю (валентную) зону. Эти электроны, называемые валентными электронами, неподвижны на своих энергетических уровнях, поскольку отсутствуют другие более предпочтительные, для них энергетические состояния в пределах зоны. Вещества с такими характеристиками считаются плохими проводниками. Увеличение подвижности электронов возможно здесь лишь в результате приобретений дополнительной энергии, которая была бы достаточна для перехода электронов через запрещенную; зону в следующую, где имеется множество свободных энергетических уровней. Вероятность таких переходов зависит от ширины запрещенной зоны и возможности получения электронами соответствующей энергии.Ранее мы видели, что одним из путей приобретения энергии является радиация. В этом случае вещество, в обычных условиях являющееся изолятором, благодаря облучению становится проводником. Электроны могут также получить энергию в результате электростатического взаимодействия с положительным ионом. По существу это атомы или молекулы, утратившие один или более электронов. В регулярной кристаллической решетке твердого тела ионы не абсолютно неподвижны, они колеблются относительно средних положений. При повышении температуры тела эти колебания становятся более интенсивными и энергия частично передается электронам, так что все большее их число приобретает энергию, достаточную для прохождения через запрещенную зону в зону проводимости, и вещество из изолятора становится проводником. Если ширина запрещенной зоны велика, то подобное изменение возможно только при высокой температуре. Многие вещества, которые в обычных условиях считаются изоляторами, например стекло, при достаточно высокой температуре утрачивают эти свойства. У некоторых веществ запрещенная зона весьма узка, поэтому часть электронов может перейти через нее и при обычных температурах. С повышением температуры число таких электронов возрастает, следовательно, мы имеем вещество, проводимость которого при определенных обстоятельствах увеличивается с повышением температуры. Такие вещества, проводимость которых при обычных температурах низка — в тысячу, миллион раз ниже, чем у хороших проводников, — но с повышением температуры резко увеличивается, называются собственными полупроводниками. Их примером могут служить германий кремний. Многие огромные достижения современной электронной техники связаны с использованием того или иного вида полупроводников. Обратите внимание: от качества парового оборудования зависит порой эффективность деятельности всего промышленного предприятия. Промышленные котлы ICI от итальянского производителя востребованы из-за максимальной надежности, доступности и высокого качества. |
||
