Vodivý pás

Vodivostní pás je prvním pásem v teorii pásů pevného tělesa , které se zcela nebo většinou nachází nad Fermiho hladinou . Je to energeticky povolená zóna pro elektrony , tedy energetický rozsah přístupný elektronům, v polokovech , polovodičích a dielektrikách .

Spodní okraj vodivého pásu se nazývá jeho dno. Udává se spodní energie (z anglického vedení (c-) band ). Otázka číselné hodnoty je irelevantní, protože významný je pouze rozdíl mezi energií této hrany a energií ostatních rozlišených úrovní (Fermiho hladina , horní okraj valenčního pásma atd.). $E_{c}$ $E_{c}$ $E_F$ $E_{v}$

Obdobou energie spodní hranice vodivostního pásu v molekulárních systémech ( klastrech ) je energie nižšího volného molekulárního orbitalu ( angl. nejnižší neobsazený molekulární orbital (LUMO) ). Při přechodu od sypkého materiálu k systému jednotlivých atomů se hrana zpravidla zvedá vzhledem k . $E_{c}$ $E_F$

Vodivostní pás v pevných látkách

Umístění okraje (spodu) vodivého pásu a okraje (stropu) valenčního pásu do značné míry určuje vlastnosti materiálu, včetně jeho elektrické vodivosti . Tato juxtapozice se stává kritériem pro klasifikaci pevných látek, které bude uvažováno níže. Vysoká hustota elektronů ve vodivém pásu pomáhá snižovat odpor tohoto materiálu. $E_{c}$ $E_{v}$

Kovy

U kovů se valenční pásmo překrývá s vodivým pásmem, formálně u kovů má zakázané pásmo zápornou šířku , proto i při absolutní nulové teplotě mají ve vodivém pásmu elektrony, které určují jejich elektrickou vodivost i při absolutní nule. teplota (0 K).

Polokovy

U semikovů se valenční a vodivostní pásy částečně překrývají, ale hustota stavů v oblasti překrytí těchto pásem je nízká, takže elektrická vodivost při 0 K je konečná, ale nižší než u kovů. Další podobností mezi polokovem a polovodičem je nárůst elektrické vodivosti s rostoucí teplotou, na rozdíl od čistých kovů a téměř všech slitin, u kterých se elektrický odpor zvyšuje s rostoucí teplotou.

Polovodiče a dielektrika

U polovodičů a dielektrik jsou valenční a vodivostní pásy odděleny zakázaným pásem, při nulové teplotě jsou stavy ve valenčním pásmu zcela obsazeny elektrony a ve vodivém pásmu nejsou žádné elektrony; proto při 0 K tyto látky nevedou elektrický proud, protože pro pohyb elektronů působením elektrického pole je nutná změna stavu elektronů a všechny stavy ve valenčním pásmu jsou obsazeny a elektrony nemohou změnit svůj kvantově mechanický stav.

Při jiné teplotě než 0 K přechází část elektronů z valenčního pásu vlivem tepelného pohybu do vodivostního pásu, zatímco volné energetické hladiny se tvoří ve valenčním pásmu, které elektrony opouštějí a elektrony se objevují ve vodivém pásu, proto , při nenulových teplotách získávají dielektrika a polovodiče elektrickou vodivost .

Z hlediska teorie pásem není mezi dielektriky a polovodiči zásadní rozdíl a liší se pouze v zakázaném pásmu, dielektrika mají zakázané pásmo několik elektronvoltů , proto při nepříliš vysoké teplotě např. pokojové teplotě přechází nepodstatná část elektronů do vodivostního pásma dielektrik, a proto mají velmi nízkou elektrickou vodivost, na rozdíl od polovodičů, které mají při stejných teplotách znatelnou elektrickou vodivost.

Odkazy

Chembio (nepřístupný odkaz) . Získáno 27. října 2019. Archivováno z originálu dne 2. srpna 2020. (neurčitý)
hyperfyzika . (neurčitý)
Kittel, Charles. Úvod do fyziky pevných látek . - Wiley, 2005. - ISBN 0-471-41526-X .

Literatura

Kittel, Charles. Úvod do fyziky pevných látek. - Hoboken, NJ : Wiley, 2005. - ISBN 047141526X .

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)