Физични основи на слънчевите клетки
Метали, диелектрици и полупроводници
Изтегляне 2.28 Mb.
|
| 9.2.Метали, диелектрици и полупроводници
В зонната теория, различните типове твърди тела се различават по електрически свойства, според характера на разположение на разрешени и забранени зони, а така също и с различното запълване на зоните и тяхната ширина. Забранените зони разделят разрешените, а (забранените) могат и да отсъстват, ако разрешените се препокриват, фиг.9.12. Зоната, запълнена частично с електрони или празна при Т = 0 К се нарича зона на проводимост. На проводимост е запълнена частично и притежава свободни горни незаети от електрони нива. В твърдите диелектрици енергийните зони не се препокриват, при което валентната зона е отделена от зоната на проводимост с интервал енергия, условно по-голяма от 2 eV. Фиг 9.12 Препокриване на зоните Зоната, напълно запълнена, при Т = 0 К, се нарича валентна зона. В зависимост от степента на запълване на валентната зона с електрони и ширината на забранената зона са възможни три случая. В случая на фиг.9.13 а, електроните запълват частично валентната зона. Затова за електроните, намиращи се в горните нива е достатъчно да се придаде съвсем малка енергия (~10²³ ÷ 10-24eV), за да преминат на по-горни нива (енергията на топлинното движение (kT) при 1 К е от порядъка на 10-4 eV). Частично запълнената валентна зона при металите се нарича зона на проводимост. В случаите фиг.9.13 б и в, нивата във валентните зони са запълнени напълно. Електроните, за да преминат в свободната зона е необходимо да им се придаде енергия не по-малка от ширината на забранената зона Еg. Електрично поле без пробив в кристала не е в състояние да придаде такава енергия. Електричните свойства на кристала се определят от енергийната бариера Еg и при по-малки забранени зони (десети от eV) е достатъчна енергията на топлинното движение, за да приведе електрона на по-високо ниво. Тези електрони са в условия, подобни на тези в металите. Такова вещество се нарича собствен полупроводник, фиг.9.13 б. Фиг. 9.13. Зонна теория Ако ширината на забранената зона Eg е голяма (няколко eV), топлинното движение не е в състояние да придаде необходимата енергия на електрона, за да преодолее забранената зона и в този случай кристалът е диелектрик, фиг.9.13 в. Изтегляне 2.28 Mb. Сподели с приятели:
|