ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત. ડમીઝ માટે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ

આ લેખ શું ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત સમજાવે છે. દર્શાવવામાં તે શું કારણ કે તે પ્રતિનિધિત્વ કરે છે બાબત બંધારણ. ધાતુઓ ડાઇઇલેક્ટ્રિક્સ અને સેમિકન્ડક્ટર અલગ પરિણામો.

રોઝેટ્ટ અને બટન

કેટલી વખત એક દિવસ અમે વિવિધ બટનો પર ક્લિક કરો કરશે? કોઈ એક પણ આવવા તે ગણતરી કરી શકતા નથી વિચાર્યું - જેથી પરિચિત બની ગયું છે કે ક્રિયા. અને માણસ નથી લાગતું નથી કે આ બધા ફક્ત તે કેવી રીતે સરળ ધાતુઓ માં વીજપ્રવાહ વહન કરવામાં આવે છે માટે શક્ય આભાર હોય છે. , પ્રકાશ ચાલુ કીટલી ઉકળવા વોશિંગ મશીન ચલાવો, સ્માર્ટફોન પર ક્રિયાઓ ઉલ્લેખ નથી, સરકીટ પૂર્ણ અને વાહક માં ઇલેક્ટ્રોન બદલે લોકોને કામ કરવાની છૂટ થાય છે. વાહકતા સમૂહ જેવા અસાધારણ સમજૂતી. સૌથી વધુ સ્પષ્ટ છે, કદાચ, ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત છે.

અણુ અને કેટલ

દરેક વ્યક્તિને જે હાઈ સ્કૂલમાં હતો, એક વિચાર છે અણુ માળખું. હકારાત્મક ચાર્જનો ભારે બીજક (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન સમાવે) ની આસપાસ રિકોલ ફેફસાં ફેરવવા થોડી ઇલેક્ટ્રોન. સંખ્યા નકારાત્મક કણો બરાબર હકારાત્મક સંખ્યા સમકક્ષ હોય છે. ક્રમમાં નથી બોર વાચકો માટે, શૈલીમાં સમજાવવું "ડમીઝ માટે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ." દરેક ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષા કડક, મર્યાદિત જેના માટે તે આપેલ રાસાયણિક તત્વ કોરની આસપાસ ફેરવવા શકે છે. બાદમાં, દરેક પ્રજાતિઓ એક અનન્ય પેટર્ન આવા ભ્રમણકક્ષાઓ અણુઓ ધરાવે છે. તે ખૂબ વૈજ્ઞાનિકો સેલેનિયમ અને સોડિયમ આર્સેનિક થી ટંકણખારમાં દેખાતું અધાતુ તત્વ તફાવત spectroscopists હતી. જોકે પ્રકૃતિમાં શુદ્ધ પદાર્થો ઉપરાંત, ત્યાં અલગ સંયોજનો એક અનંત નંબર છે. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ (ડમીઝ માટે, રીડર યાદ જોઈએ) દલીલ કરે છે કે જટિલ સમયે સંયોજનોમાં ભ્રમણકક્ષાઓ છેદાય, મર્જ પરિવર્તન, ખેંચાઈ, એક જોડાણ સર્જન કરે છે. તેમની ગુણવત્તા પ્રકાર પર આધારિત છે: સહસંયોજક બંધની અને આયનીય મજબૂત, હાઈડ્રોજન, ઉદાહરણ તરીકે, નબળા છે.

સ્ફટિક માળખું

ઘન શરીર વધુ મુશ્કેલ છે. મોડેલ, જે ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત ઉપયોગો માટે, સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ સ્ફટિક લે છે. આનો અર્થ એ થાય કે તે અનંત અને પાપ વિના છે - તેના પોતાના સ્થળ પર દરેક અણુ, કુલ ચાર્જ શૂન્ય છે. કર્નલ સમતુલા ચોક્કસ સ્થિતિ આસપાસ વધઘટ, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોન એકંદર કહી શકો છો. કેવી રીતે "સરળ" એક અણુ તેના અડીને નકારાત્મક કણો દાન પર આધાર રાખીને, તેને ડાઇઇલેક્ટ્રિક્સ માં ધાતુઓ વાદળની બળપૂર્વક પૂર્વનિર્ધારિત ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું મેળવી શકાય છે. હું ઉમેરવા જોઈએ જ્યારે વિચારણા એવું મનાય છે કે બધા ઇલેક્ટ્રોન તેમને ઊર્જા ઓછામાં ઓછી રકમ ફાળવી છે, જેનો અર્થ છે કે શરીર શૂન્ય કેલ્વિન છે. ના વધારે ઉંચા ઉષ્ણતામાને, કંપન કંપનવિસ્તાર મધ્યવર્તી કેન્દ્ર તરીકે અને ઇલેક્ટ્રોન ભારપૂર્વક અને તેથી, બાદમાં ઉચ્ચ કબજા કરવા માટે સક્ષમ છે ઉર્જા સ્તરો. નકારાત્મક કણો વિતરણ વધુ "છૂટક" બની જાય છે. કેટલીક સમસ્યાઓ, તે મહત્વનું છે, જોકે, આ ઘટના વર્ણન કરવા માટે જેમ કે તાપમાન જેથી મહત્વપૂર્ણ નથી તરીકે.

પાઉલી સિદ્ધાંત અને લોડર

ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત ખ્યાલ શું પાઉલી સિદ્ધાંત યાદ માત્ર સારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. અમે કલ્પના કે ઇલેક્ટ્રોન - ખાંડ એક થેલી હોય, તો પછી, આ બેગ ઘણો હોય તો, શરતી લોડર તેઓ એકબીજા પર લાદી રહેશે. દરેક "થેલી" જગ્યા તેની જગ્યાએ લઈ જાય છે. ઇલેક્ટ્રોન, આ અર્થ એ થાય કે આપેલ રાજ્યની એકમાત્ર એક સિસ્ટમ હોઇ શકે છે. આ પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંત છે. નોંધો કે અમારી પાસે આદર્શ પરિસ્થિતિઓ ધ્યાનમાં હોય, તો શૂન્ય કેલ્વિન તાપમાન, અને અનંત સ્ફટિક એટલે કે. સમગ્ર સિસ્ટમ તાપમાન, એ જ પરિસ્થિતિમાં છે યાંત્રિક તણાવ, ખામી સમગ્ર તમામ ભાગોમાં જ છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ફટિકો ઝોન

સ્ફટિક માં, પરમાણુ એક પ્રકારની બહુમતી. પદાર્થ એક બંધની એક દસ વીસ ત્રીજા ડિગ્રી તત્વો સમાવેશ થાય છે. કેટલી કિલોગ્રામ દીઠ મોલ્સ, ઉદાહરણ તરીકે, મીઠું? તેથી તમે પણ કહી શકો છો કે નાના સ્ફટિક ધારી ઘણા અણુઓ ધરાવે છે. દરેક રાસાયણિક તત્વ ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષાઓ પોતાની પેટર્ન હોય છે, અને જો તેઓ થોડા એક શરીરમાં છે શું કરવું? બધા પછી, પાઉલી બાકાત સિદ્ધાંત અનુસાર, તેઓ વિવિધ રાજ્યો ધરાવે છે જ જોઈએ. ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત નીચેના માર્ગ આપે છે - ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષાઓ વિવિધ ઊર્જા બની જાય છે. તેમની વચ્ચે તફાવત છે, તેથી નાના કે તેઓ દબાવવામાં આવે છે એકબીજા પર ઢળતા ખૂબ ચુસ્ત સતત ઝોન રચના કરે છે. આમ, અણુ ઇલેક્ટ્રોન દરેક સ્તર બલ્ક સ્ફટિક એક ઝોન રૂપાંતરિત થાય છે. ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત તત્વો અવાહક અને વાહક વચ્ચે તફાવત સમજાવવા મદદ કરી શકે.

ઝોન અંદર ઇલેક્ટ્રોનિક

અમે પહેલાથી જ ચર્ચા છે તે ઇલેક્ટ્રોન, જે એક અણુ જ ભ્રમણકક્ષા સ્ફટિક રચના ધરાવે છે ઘણો સાથે થઈ રહ્યું છે. પરંતુ ઝોન અંદર તેમની વર્તણૂક જ્યાં સુધી આપણે અપ્રકાશિત છોડી દીધી હતી. પહેલાથી જ આ મહત્વપૂર્ણ શેર કારણ કે તે ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓ વચ્ચે તફાવત કરે છે. પહેલેથી ઉપર દર્શાવ્યા મુજબ, ઘન બેન્ડ સિદ્ધાંત બતાવે છે કે વ્યક્તિગત અણુઓ બેન્ડ અંદર ઉર્જા સ્તરો અલગ ભ્રમણ કક્ષા ખૂબ જ ઓછા કે લગભગ સતત સ્પેક્ટ્રમના રચના અલગ પડે છે. આમ, ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે સંભવિત અવરોધ કાબુ મુશ્કેલ નથી - તે તેમને મુક્તપણે ફરે છે, આ પૂરતું છે, તેમ ગરમી. જોકે, મંજૂરી બેન્ડ દરેક પાસે તેની મર્યાદા છે. ત્યાં હંમેશા એક ઊર્જા સ્તર વધારે અથવા અન્ય કરતાં ઓછી છે.

સંયોજકતા પ્રતિબંધ મૂકતો હતો, વાહકતા

આ વિસ્તાર વચ્ચે તેણી ઊર્જા, જ્યાં કોઈ સ્તર જેમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકે છે એક વિસ્તાર છે. આલેખ, તે સફેદ તફાવત તરીકે દેખાય છે. અને તે બેન્ડ ગેપ કહેવાય છે. આ અવરોધ ઇલેક્ટ્રોન માત્ર આંચકો કરી શકો છો કાબુ કરો. તેથી, તેમણે આ ઊર્જા માટે યોગ્ય પ્રાપ્ત કરવું જોઈએ. મહાન ઊર્જા સાથે ઝોન, કે જે અણુઓ આ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોન અસ્તિત્વ પરવાનગી સંયોજકતા બેન્ડ તરીકે ઓળખાય છે, અને તે નીચેની - વાહકતા.

મેટલ શૂન્યાવકાશ

ઘન વહન બેન્ડ સિદ્ધાંત જાળવે વહન બેન્ડ હાજરી અથવા ઇલેક્ટ્રોન ગેરહાજરીમાં સૂચવે છે કે કેટલી સરળતાથી આ વર્તમાન પદાર્થમાં વહે છે. આમ વિવિધ ધાતુઓ અને ડાઇઇલેક્ટ્રિક્સ. ભૂતપૂર્વ કિસ્સામાં, વહન બેન્ડ પહેલેથી ઇલેક્ટ્રોન સમાવે સંયોજકતા સાથે ઓવરલેપ હતો. એક સાધન નકારાત્મક કણો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર ક્રિયા હેઠળ ખસેડવા માટે, કોઈપણ વધારાની ઉર્જા ઇનપુટ વગર મફત છે. તેથી, ધાતુઓ માં ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન ખૂબ સરળ દેખાય છે, હકીકતમાં - ઝટપટ જલદી ક્ષેત્ર તરીકે. અને તે જ કારણોસર, વાયર સ્ટીલ, તાંબુ, એલ્યુમિનિયમ બને છે.

મટિરીયલ્સ જેના માટે સંયોજકતા અને વહન બેન્ડ ઊર્જા કહેવાતા ડાઇઇલેક્ટ્રિક્સ દ્વારા અલગ. આ ઇલેક્ટ્રોન પરવાનગી નીચા સ્તરે ફસાય છે. બેન્ડ ગેપ સ્તર જેમાં તેઓ મુક્તપણે આસપાસ ખસેડવા શકે નકારાત્મક કણો અલગ પાડે છે. અને ઊર્જા કે ઇલેક્ટ્રોન અહેવાલ હોવું જ જોઈએ તે દૂર કરવા માટે, સામગ્રી નાશ. અથવા માન્યતા બહાર તેના ગુણધર્મો બદલો. તેથી, પ્લાસ્ટિક કામળો વાયર પીગળે અને દાઝવા, પરંતુ વીજળી હાથ ધરવા નથી.

સેમિકન્ડક્ટર

પરંતુ ત્યાં સામગ્રી બેન્ડગેપ છે કે મધ્યવર્તી વર્ગ છે, પરંતુ અમુક ચોક્કસ શરતો હેઠળ વિદ્યુત પ્રવાહ કરવા સક્ષમ હોય છે. તેઓ કહે છે - સેમિકન્ડક્ટર. શૂન્યાવકાશ જેમ, તેઓ વહન અને સંયોજકતા વચ્ચે ઊર્જા ગેપ હોય છે. જોકે, તે ઓછું અને કેટલાક પ્રયત્નો સાથે દૂર કરે છે. ક્લાસિકલ સેમીકન્ડક્ટર સીલીકોન (- Silicium લેટિન) છે. વિખ્યાત સિલીકોન વેલી આ પદાર્થને સ્ફટિક ઉપયોગ પર આધારિત ટેકનોલોજી માટે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો બનાવો પ્રખ્યાત છે.