Зонна діаграма твердого тіла

Класична електронна теорія не може пояснити|тлумачити|, зокрема, властивості напівпровідників, якими є|з'являються| більшість кристалічних речовин.

В даний час|нині| в уявлення про електричні властивості твердих тіл внесені істотні|суттєві| зміни, завдяки яким можливо з єдиної точки зору пояснити|тлумачити| відмінності в електропровідності металів, діелектриків і підлозі|статі| провідників. Такому завданню|задачі| відповідає зонна теорія твердого тіла, в основі якої лежать поняття про енергетичні рівні і квантових| станах|достатки| електронів в атомах.

При об'єднанні атомів в молекули і кристали атоми взаємодіють один з|із| одним. При цьому рівні енергії електронів змінюються. В результаті один однаковий для всіх відокремлених атомів рівень розщеплюється на стільки близьких, скільки атомів є|наявний| в кристалі. Сукупністю цих рівнів. відносно яких також дійсний принцип Паулі, утворюється енергетична зона дозволених рівнів.

До розщеплювання схильні всі рівні ізольованого атома відповідно|відповідно до| цьому в кристалі утворюються декілька зон, дозволених рівнів, а між ними знаходяться|перебувають| зони заборонених рівнів.

Нижні дозволені зони утворені рівнями, які розщеплюються слабо, оскільки|тому що| відповідні| їм електрони розташовуються ближче до свого ядра і з боку інших атомів схильні до меншої дії.

Ці зони завжди до кінця заповнені електронами і для пояснення електричних властивостей твердих тіл істотного|суттєвого| значення не мають.

З цієї точки зору представляє|уявляє| інтерес валентна зона, яка заповнена валентними електронами, що випробовують|відчувають| найбільшу дію інших атомів, велике розщеплювання рівнів.

Такому ж розщеплюванню піддаються і вищі, ніж у валентній зоні, рівні, не зайняті | електронами у незбудженому стані атома. Тому на зонній діаграмі рис.1.4 вище за валентну зону розташовується зона вільних рівнів, відокремлена від неї забороненою зоною.

Можливе часткове перекриття валентної зони зоною вільних рівнів, тобто між ними може і не бути забороненої зони.

Зонна теорія пояснює|тлумачить| електропровідність речовин можливістю|спроможністю| переходу електронів на вищі вільні рівні енергії. Такі рівні завжди є у верхній зоні, тому зона вільних рівнів отримала|одержувала| назву зони провідності. За певних умов вільні рівні можуть опинитися у валентній зоні, тоді валентна зона теж|також| стане зоною провідності. Вільними електронами в тому значенні, яке додане|наділяти| ним в електронній теорії, є|з'являються| електрони зони провідності, в якій є|наявний| вільні рівні енергії.