Проводники, полупроводники и диэлектрики по зонной теории

Полупроводники – это кристаллические вещества, у которых ширина запрещенной зоны – энергетической щели между валентной, заполненной при низкой температуре, и свободной зоной – не превышает 4 эВ. Это примерно в 100 раз больше средней тепловой энергии атомов при комнатной температуре . На рис. 35.6 полупроводникам соответствует межатомное расстояние . У диэлектриков ширина запрещенной зоны . На рис. 34.6 диэлектрикам соответствует межатомное расстояние . У металлов валентная зона заполнена только наполовину или в результате перекрытия заполненной валентной зоны и свободной зоны образуется частично заполненная гибридная зона. Последнему случаю соответствует межатомное расстояние на рис. 35.6

Частично заполненная разрешенная зона металла (см. рис. 35.7 а) называется зоной проводимости, потому что зазор между подуровнями в пределах разрешенной зоны , под действием внешнего электрического полем электроны могут ускоряться, переходя на более высокие подуровни в пределах зоны проводимости. Электроны валентной зоны диэлектрика (см. рис. 35.7 в) не могут ускоряться внешним электрическим полем, потому что в валентной зоне нет свободных подуровней, на которые они могли бы перейти, а анергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перехода в свободную зону внешнее электрическое поле не может им сообщить. В полупроводниках при температурах близких к абсолютному нулю (см. рис. 35.7 б) имеет место та же ситуация, что и в диэлектриках.