ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त। साधाराणका लागि क्वांटम मेकानिक्स

यस लेखमा के ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त बताउँछन्। देखाइएको, यो एक प्रतिनिधित्व छ कारण के कुरा को संरचना। धातु dielectrics र अर्धचालक फरक को परिणाम।

गहना र बटन

कति पटक एक दिन हामी विभिन्न बटन क्लिक गर्नुहोस् हुनेछ? कुनै एक पनि आउन यसलाई गणना गर्न सक्दैन लाग्यो - त्यो कार्य त परिचित छ। र मानिस यो सबै मात्र यो धातु मा एक बिजुली वर्तमान पूरा कसरी सजिलो गर्न सम्भव धन्यवाद छ कि लाग्छ गर्दैन। स्मार्टफोनका कार्यहरू उल्लेख छैन ज्योति सक्रिय, केतली जोश, लुगा धुने मेसिन चलाउन, अर्थ, क्षेत्रीय पूरा र कंडक्टर मा इलेक्ट्रॉनों मान्छे को सट्टा काम गर्न अनुमति दिन्छ। चालकता सेट जस्ता घटना को विवरण। सबैभन्दा स्पष्ट, सायद, ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त छ।

एटम र केटल्स

उच्च विद्यालय थियो जो सबैसँग, एक विचार छ अणु को संरचना। एक सकारात्मक चार्ज भारी नाभिक (प्रोटन र न्युट्रोन हुन्छन्) को आसपास याद फोक्सोमा घुमाउन सानो इलेक्ट्रॉनों। संख्या नकारात्मक कण ठ्याक्कै सकारात्मक संख्या बराबर छ। क्रममा खन्नु पाठकहरूलाई, को शैली मा व्याख्या छैन "साधाराणका लागि क्वान्टम मेकानिक्स।" जसको लागि यो दिइएको रासायनिक तत्व मा कोर वरिपरि घुमाउन सक्नुहुन्छ प्रत्येक इलेक्ट्रन कक्षा, कडाई सीमित छ। बारी मा, प्रत्येक प्रजाति एक अद्वितीय ढाँचा यस्तो orbits परमाणु छ। यो त वैज्ञानिकहरू सेलेनियम र आर्सेनिक सोडियम देखि देखि बोरोनकोअर्थ भेद spectroscopists थियो। तथापि, प्रकृति मा शुद्ध पदार्थ बाहेक, त्यहाँ फरक संयोजन को असीमित संख्या हो। क्वान्टम मेकानिक्स (साधाराणका लागि, पाठक सम्झनुपर्छ) मा जटिल यौगिकों orbits जुधेका, एक जडान सिर्जना मर्ज परिवर्तन, फैलयो तर्क छ। आफ्नो गुणस्तर प्रकार मा निर्भर गर्दछ: covalent र ईओण बलियो, हाइड्रोजन, उदाहरणका लागि, कमजोर छ।

क्रिस्टल संरचना

ठोस शरीर गाह्रो छ। ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त प्रयोग गर्ने मोडेल, को लागि, सामान्यतया सिद्ध क्रिस्टल लिन। यसको आफ्नै ठाउँमा प्रत्येक अणु, कुल शुल्क शून्य छ - यो यो अनन्त र पाप बिना छ भन्ने हो। कर्नेल संतुलन को एक विशेष स्थिति वरिपरि उतार चढाव, तर इलेक्ट्रॉनों समग्र भन्न सकिन्छ। "सजिलो" एक अणु यसको आसन्न नकारात्मक कण दान कसरी आधारमा, dielectrics वा धातु बादल rigidly predetermined विद्युतीय संरचना प्राप्त छ। म विचार गर्दा यो जो शरीर शून्य केल्भिन छ भन्ने हो, सबै इलेक्ट्रॉनों तिनीहरूलाई ऊर्जा न्यूनतम रकम कब्जा गर्ने कल्पित छ थप्न गर्नुपर्छ। उच्च तापमान मा, oscillation को आयाम पनि केन्द्रक र इलेक्ट्रनों कडा र, यसैले, उत्तरार्द्ध उच्च कब्जा गर्न सक्षम छन् ऊर्जा स्तर। नकारात्मक कण वितरण थप "छाडा" बन्नेछ। तथापि, यो घटना वर्णन गर्न केही समस्या, यो महत्त्वपूर्ण छ यस्तो तापमान यति महत्त्वपूर्ण छैन रूपमा।

Pauli सिद्धान्त र लोडर

ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त को अवधारणा के Pauli सिद्धान्त सम्झना मात्र राम्रो हासिल गर्न सकिन्छ। चिनी एक झोला, त्यसपछि, यी बैग धेरै भने, ससर्त लोडर तिनीहरूले प्रत्येक अन्य मा आयातित हुनेछ - हामी इलेक्ट्रॉनों कि कल्पना भने। प्रत्येक "झोला" ठाउँ मा आफ्नो ठाँउ लिन्छ। इलेक्ट्रॉनों लागि, यो दिइएको अवस्थामा मात्र एक एक सिस्टम मा हुन सक्छ भन्ने हो। यो Pauli बहिष्करण सिद्धान्त हो। हामी, आदर्श अवस्था मनमा छ कि शून्य केल्भिन को तापमान, र अनन्त क्रिस्टल अर्थात् याद गर्नुहोस्। सारा सिस्टम तापमान, को नै अवस्था छ यांत्रिक तनाव, दोष एक पुरा को सबै भागहरु मा नै छन्।

विद्युतीय क्रिस्टल क्षेत्र

क्रिस्टल मा, अणुहरु को एक प्रकार को एक अधिकता। पदार्थ को एक तिल एक दस बीस-तेस्रो डिग्री तत्व comprises। कति Moles प्रति किलोग्राम, उदाहरणका लागि, नुन? त्यसैले तपाईं पनि पनि सानो क्रिस्टल unimaginably धेरै अणुहरु समावेश भनेर भन्न सकिन्छ। प्रत्येक रासायनिक तत्व इलेक्ट्रन orbits को आफ्नै ढाँचा छ, र तिनीहरूले केही एउटै शरीर मा छन् भने के? सबै पछि, Pauli बहिष्करण सिद्धान्त अनुसार, तिनीहरूले विभिन्न राज्य कब्जा गर्नुपर्छ। ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त निम्न तरिका प्रदान गर्दछ - इलेक्ट्रॉन orbits फरक शक्ती हुन्छन्। तिनीहरूलाई बीच फरक, तिनीहरूले थिचिएको ताकि सानो छ निरन्तर क्षेत्र गठन गर्ने धेरै कस प्रत्येक अन्य मा झुकाव। यसरी, अणु मा इलेक्ट्रन प्रत्येक स्तर थोक क्रिस्टल मा एक क्षेत्र मा परिवर्तित छ। ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त को तत्व insulators र कंडक्टर बीच फरक व्याख्या मद्दत गर्न सक्छ।

यस क्षेत्र भित्र इलेक्ट्रोनिक

हामी पहिले देखि नै एक अणु मा नै कक्षा, क्रिस्टल को गठन कब्जा जो इलेक्ट्रॉनों, धेरै संग के भइरहेको छ छलफल गरेका छन्। तर हामी क्षेत्र भित्र व्यवहार unlit बायाँ सम्म। यो धातु र गैर-धातु भिन्नता निर्धारण किनभने यो पहिले नै महत्त्वपूर्ण साझेदारी गर्नुहोस्। पहिले नै माथि उल्लेख रूपमा, ठोस को ब्यान्ड सिद्धान्त व्यक्तिगत अणुहरु को ब्यान्ड भित्र ऊर्जा स्तर फरक orbits लगभग एक लगातार स्पेक्ट्रम फारम भनेर सानो भिन्न भनेर देखाउँछ। तसर्थ, इलेक्ट्रन बीच सम्भावित बाधा हटाउन गाह्रो छैन - यसको लागि यो पनि गर्मी पर्याप्त छ, खुलेर तिनीहरूलाई उत्प्रेरित गर्छ। तर, अनुमति ब्यान्ड प्रत्येक यसको सीमा छ। त्यहाँ सधैं एक ऊर्जा स्तर अरु भन्दा उच्च वा कम छ भन्ने छ।

Valence निषेधित, चालकता

यी क्षेत्र बीच कुनै स्तर एक इलेक्ट्रन हुन सक्छ जो छ जहाँ ऊर्जा, एक क्षेत्र छ। को रेखांकन, यो सेतो खाली रूपमा देखिन्छ। र त्यो दल खाली भनिन्छ। यो बाधा इलेक्ट्रन केवल JERK हटाउन। त्यसैले, उहाँले यो ऊर्जा लागि उपयुक्त प्राप्त गर्नुपर्छ। अणुहरु यस प्रकारको लागि इलेक्ट्रॉनों को अस्तित्व अनुमति जो सबैभन्दा ठूलो ऊर्जा संग क्षेत्र, को valence ब्यान्ड भनिन्छ, र यो निम्न - चालकता।

धातु ढांकता

ठोस को प्रवाहकत्त्व ब्यान्ड सिद्धान्त को प्रवाहकत्त्व ब्यान्ड मा इलेक्ट्रॉनों उपस्थिति वा अनुपस्थितिले यो वर्तमान पदार्थ मा बग्छ कसरी सजिलै इंगित गर्दछ कि राख्छ। यसरी विभिन्न धातु र dielectrics। पूर्व मामला मा, प्रवाहकत्त्व ब्यान्ड पहिले नै इलेक्ट्रॉनों, valence मिल्दोजुल्दो देखि समावेश गर्दछ। एक माध्यम नकारात्मक कण कुनै पनि अतिरिक्त ऊर्जा इनपुट बिना विद्युत क्षेत्र को कार्य अन्तर्गत सार्न गर्न स्वतन्त्र हुनुहुन्छ। तत्काल बित्तिकै क्षेत्र रूपमा - त्यसैले, धातु मा बिजुली वर्तमान त सजिलो, वास्तवमा देखिन्छ। र एउटै कारण को लागि, तार स्टील, तामा, एल्यूमीनियम बनेको छ।

सामाग्री जो लागि valence र प्रवाहकत्त्व बैंड एक ऊर्जा-भनिन्छ dielectrics द्वारा विभाजित। यी इलेक्ट्रॉनों अनुमति तल्लो स्तर फन्दामा छन्। ब्यान्ड खाली तिनीहरूले खुलेर वरिपरि सार्न सक्छ जसमा स्तर देखि नकारात्मक कण छुट्याउँछ। र इलेक्ट्रनों रिपोर्ट हुनुपर्छ ऊर्जा, यो हटाउन सामाग्री नष्ट। वा पहिचान परे यसको गुण परिवर्तन। त्यसैले, प्लास्टिक र्याप तार पिघलने र बल्न, तर बिजुली सञ्चालन गर्दैन।

अर्धचालक

तर एक bandgap छ कि सामाग्री को एक मध्यवर्ती वर्ग छ, तर केही अवस्थामा विद्युत वर्तमान सञ्चालन सक्षम। तिनीहरूले भनिन्छ - अर्धचालक। को ढांकता जस्तै, तिनीहरूले प्रवाहकत्त्व र valence बीच एक ऊर्जा खाली छ। तर, यो केही प्रयास संग कम र हटाउन छ। शास्त्रीय अर्धचालक सिलिकन (- Silicium ल्याटिन मा) छ। प्रसिद्ध सिलिकन भ्याली यो पदार्थ को क्रिस्टल को प्रयोगमा आधारित प्रविधिहरू लागि विद्युतीय उपकरणहरू सिर्जना गर्न छ प्रसिद्ध छ।