Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2" -> 31

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю.Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 336 c.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка): chem_t_v.pdf
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 37 .. 124 >> Следующая

6*
,84
14. Электронные свойства и зонная теория
в область с р-проводимостью через область п—р-перехода. ¦Энергия Ферми электронов в данном случае выполняет роль электрохимического потенциала: до тех пор пока существует разность уровней Ферми (электрохимических потенциалов электронов), будет происходить самопроизвольный переход из области с более высокой энергией Ферми (с более высоким электрохимическим потенциалом) в область с более низкой энергией Ферми.
В отсутствие внешнего поля в течение некоторого времени 'будет наблюдаться движение части электронов слева направо через область п—р-перехода, но вскоре зонная структура кристалла перестроится таким образом, что Ер станет одинаковой во всех частях кристалла. Другое объяснение этому явлению можно дать с использованием представлений о слоях объемных зарядов, которые быстро перемещаются в области п—р-перехода благодаря тому, что электроны переходят из одной половины кристалла в другую. После этого объемный заряд служит ¦барьером для дальнейшего движения электронов.
Совсем другие явления наблюдаются тогда, когда полупроводниковый материал находится во внешнем электростатическом поле, положительный полюс которого расположен со стороны р-области полупроводника, а отрицательный — со стороны ./г-области. В этом случае в цепи течет постоянный электрический ток. Электроны поступают в кристалл с правого электрода, затем проходят через зону проводимости л-области, через область п—р-перехода попадают в валентную зону р-области и перемещаются здесь до границы кристалла за счет дырочной проводимости, пока не попадут в левый электрод. В противоположном направлении электрический ток течь не может, так как при достаточно низком потенциале внешнего электрического поля электроны не могут преодолеть барьер в области п—р-перехода и, следовательно, не могут перемещаться слева направо. Такой кристалл работает как выпрямитель электрического тока, пропускающий только ток определенного направления. Его молено использовать для преобразования переменного тока в постоянный. В настоящее время выпрямители на основе кремния все больше вытесняют ламповые диоды.
Более сложная картина наблюдается в случае р—п—р- или п—р—/2-переходов. Полупроводниковые кристаллы с такими переходами используются в качестве усилителей напряжения. В современной технике полупроводниковые транзисторы все больше вытесняют ламповые.
Полупроводники с контролируемой валентностью находят применение в качестве термисторов, т. е. сопротивлений, чувствительных к температуре окружающей среды. Их действие .основано на резком изменении проводимости с температурой,
14.9. Зонная структура неорганических твердых тел
85
поскольку в них механизм проводимости имеет прыжковый характер. Например, в полупроводниках Ыо.обЭДо.дбО в широком температурном интервале (до ~200°С) проводимость возрастает по закону Арреииуса с энергией активации —0,15 эВ. Если температурный ход проводимости хорошо воспроизводится, то такого типа полупроводники можно использовать для контроля и измерения температуры. Для достижения хорошей воспроизводимости необходимо использовать материалы, в которых уровень проводимости мало меняется при введении легирующих добавок, например N10, легированный Рез04, МпгОз и Со2Оз> а также некоторые шпинели.
Некоторые полупроводники обладают фотопроводимостью, т. е. их проводимость сильно растет под действием света. Прекрасным фотопроводником является аморфный селен. Его используют как основной компонент в фотокопировальных установках (гл. 18). Классическая зонная теория не может быть использована для объяснения свойств аморфных материалов, таких, как аморфный селен, поскольку в них отсутствует дальний порядок.
14.9. Зонная структура неорганических твердых тел
В предыдущих разделах обсуждались материалы, которые являются проводниками электрического тока. Однако зонная теория с успехом может быть применена для объяснения поведения любых неорганических твердых тел независимо от того, проводят они ток или нет. Зонная теория позволяет по-новому взглянуть на структуру, природу химической связи и свойства неорганических твердых тел. Она дополняет информацию, получаемую при применении моделей ионной и ковалентиой связи. Большинство неорганических веществ имеют более сложную структуру, чем металлы и полупроводники. Им меньше уделяют внимания и при проведении теоретических расчетов зонной структуры. Следовательно, зонная структура многих неорганических соединений известна весьма приблизительно.
Выше обсуждалась зонная структура элементов IV группы периодической системы, в частности кремния, и ряда соединений АШВУ, таких, как ваР. Последняя группа веществ имеет то же количество валентных электронов, что и элементы IV группы. Сделаем шаг вперед и рассмотрим соединения типа А1ВУП .(например, 1МаС1) и АПВУ1 (например, М^О).
Характер связи в этих соединениях в основном ионный. Они представляют собой вещества белого цвета с низким уровнем электронной проводимости. Введение добавок приводит к повышению ионной, а не электронной проводимости (гл. 13). Будем предполагать, что в ЫаС1 реализуется чисто ионный характер
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 37 .. 124 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed