000627

123 21.4. Валентная зона. Разрешенная энерге- тическая зона , состоящая из энергетических уровней валентных электронов (т.е. электро- нов, ответственных за химические связи). На ри- сунке структуры энергетических зон валентная зона расположена ниже уровня Ферми E F , в то время как зона проводимости и пустые энерге- тические зоны расположена над ним. 21.4. Valence band. The outermost electrons of the atoms (i.e. the ones responsible for chemical bonding) form the valence band of the solid. This is the band, of those fully occupied, that has the high- est energy. On a graph of the energy bands structure, the valence band is located below the Fermi level E F , while the conduction band is located above it. 21.5. Запрещенная зона. На диаграмме струк- туры энергетических зон в кристаллических телах запрещенная зона относится к разнице энергий (в электрон вольтах) между верхней частью валент- ной зоны и нижней частью зоны проводимости в диэлектриках и полупроводниках. Величина запре- щенной зоны является основой для подразделения твердых тел на полупроводники и диэлектрики . 21.5. Forbidden energy band (gap). In graphs of the electronic band structure of solids, the band gap generally refers to the energy difference (in elec- tron volts) between the top of the valence band and the bottom of the conduction band in insulators and semiconductors. The magnitude of the forbidden band is the base for subdivision of solids into semi- conductors and dielectrics . 21.6. Зонная структура диэлектрика. Кри- сталлическое тело относится к диэлектрикам, если величина запрещенной зоны, больше услов- ного значения 1 эВ. При обычных условиях ши- рина запрещенной зоны намного больше тепло- вой энергии kT , что не позволяет электронам пре- одолевать ее за счет термического возбуждения. 21.6. Energy band of dielectric. Сrystall is clas- sified as dielectric, if the magnitude of forbidden band between completely filled and empty bands is more than conditional value 1 eV. Under usual conditions the width of the forbidden band is much more than thermal energy kT , therefore electrons can never become ther- mally agitated enough to jump across the gap . 21.7. Зонная структура полупроводника. Структура зон полупроводника такая же, как у диэлектрика , но его запрещенная зона меньше чем у диэлектрика. При нагревании небольшое число электронов переходит в зону проводимо- сти , образуя дырки в валентной зоне. 21.7. Energy band of semiconductor. The band structure of a semiconductor is like that of a dielec- tric except that the magnitude of gap is smaller than that in the semiconductor. Thermal agitation raises a few electrons to the conduction band , leaving an equal number of holes in the valence band. 21.8. Зона проводимости. Высшая энергети- ческая зона, электроны которой могут свобод- но перемещаться в твердом теле, создавая тем самым электрический ток. Если при абсолют- ном нуле температуры она частично заполнена электронами, то тело относится к проводникам. 21.8. Conduction band. An upper energy band in which electrons can move freely in a solid, pro- ducing net transport of charge. This movement of electrons creates an electric current. If at absolute zero of temperature it is only partially filled by elec- trons, the solid is classified as conductor. 21.9. Модель свободных электронов. Опи- сывает поведение свободных электронов в ме- талле. Электрон в трехмерной потенциальной яме со сторонами L имеет волновые функции и энергетические уровни:       π       π       π = ψ L zn L yn L xn L nnn 3 2 1 3 sin sin sin 8 321 , ( ) 2 3 2 2 2 1 2 2 2 2 321 n n n mL E nnn + + π =  , где n 1 , n 2 и n 3 – квантовые числа, принимающие положительные целочисленные значения 1, 2, 3, ….Эта модель объясняет многие эксперимен- тальные данные, в том числе: температурную зависимость электронной теплоемкости; элек- трическую проводимость; распределение плот- ности электронных состояний. 21.9. Free electron model. This is a simple mod- el for the behavior of electron in a metallic solid. An electron in a three-dimensional box of edge L has wave functions and energy levels given by       π       π       π = ψ L zn L yn L xn L nnn 3 2 1 3 sin sin sin 8 321 , ( ) 2 3 2 2 2 1 2 2 2 2 321 n n n mL E nnn + + π =  , where n 1 , n 2 and n 3 are quantum numbers setting equal to positive integer values 1, 2, 3, …. Given its simplicity, it is successful in explaining many ex- perimental phenomena, including: the temperature dependence of the electron heat capacity; electrical conductivities; the shape of the electronic density of states.