Физични основи на слънчевите клетки
Елементи на квантовата теория на металите. Електропроводимост
Изтегляне 2.28 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- 9.1.3 Зонна теория на твърдите тела Въведение
| 9.1.2 Елементи на квантовата теория на металите. Електропроводимост
Развитието на физиката е довело до създаване квантова теория на твърдото тяло, позволяваща от единна гледна точка да се обяснят електричните, топлинни и други свойства на метали, кристални диелектрици и полупроводници. Постиженията в съвременната квантова теория дават идеи за обяснение на електропроводимостта на металите. Ако се приеме, че вън от метала потенциалната енергия е равна на нула, то електроните се намират в потенциална яма с вертикални стени (фиг 9.5). Всички електрони се стремят да заемат най-ниски енергийни нива, като най-устойчиви. От фиг 9.5 се вижда, че работата (енергията) за излизане на електрона от метала се отчита от горното ниво на електроните, т.е. ниво на Ферми. Електроните запълват позволени енергийни нива, започвайки от дъното на потенциалната яма. Броят на заетите нива има същия порядък, свободните електрони в метала. Фиг.5.5. Електрони в потенциална както и концентрацията на яма 9.1.3 Зонна теория на твърдите тела Въведение В зонната теория, твърдото кристално тяло се разглежда като строго периодична структура, в която йоните създават периодичното електрично поле. Задачата е да се опише поведението на електроните в това поле Точното решение на уравнението на Шрьодингер за такава комплицирана система от много на брой частици е невъзможно. Като първа стъпка се прави адиабатно приближение. Втората стъпка е едноелектронно приближение. Но и така задачата остава много сложна, затова се правят по-нататъшни приближения. Най-често се работи с приближение на силно свързаните електрони, или с приближение на слабо свързаните електрони, или с приближение на свободните електрони. За решаването на задачата методите са два, при едни и същи крайни резултати. Първото приближение е приближение със електрони. В този метод се допуска, че се разполага с множество от голям брой изолирани атоми, във всеки от които електроните притежават своя система на дискретни енергийни нива. Счита се, че енергийната връзка на електроните със собствените им атоми е значително по-голяма, отколкото кинетичната им енергия за преместване в кристалната решетка. При приближаване на изолираните атоми за образуване на кристал, връзката на електроните със собствените им атоми е толкова силна, че само валентните електрони, при приближаване атомите им на разстояния, сравними с размерите им, преминават от един атом в друг. Второто приближение е приближение на слабо свързани електрони. При този метод се предполага, че енергиите взаимодействие на електроните с решетката са много малки и електронът се разглежда като свободен. Тук се използва уравнението на Шрьодингер за свободни електрони, отчитайки, че се движат в периодичното поле на кристалната решетка. Освен това се използва приближение на свободните електрони (за металите). Изтегляне 2.28 Mb. Сподели с приятели:
|