Page 97 - ЕЛЕКТРИКА І EЛEКТРОМАГНЕТИЗМ

Зони дозволених рівнів розділяються великими енерге-
тичними проміжками, де нема дозволених значень енергії (за-
боронена зона). Зона створена енергіями вільних електронів
(верхня зона) носить назву зони провідності.
Нижче зони провідності розташована валентна зона, яка
відповідає енергіям валентних електронів, більш зв`язаних з
ядром. Ще нижче йдуть зони з міцними зв`язками електронів і
ядра (внутрішні електрони). Ширина дозволених зон порядку
електрон-вольт ( eB1  1, 6 10  19 Дж ), ширина заборонених
зон – 10,1 еВ. Енергетична відстань між підрівнями
10  23  10  24 eB.

5.4.2 Метали, діелектрики, напівпровідники
в зонній теорії

Згідно з зонною теорією провідності електрони можуть
легко переходити з одного підрівня всередині зони на другий
підрівень (E  10  24 eB  1, 6 10  43 Дж).
При абсолютному нулі електрони попарно заповнюють
всі нижні зони провідності (до рівня Фермі). При нагріванні
електрони переходять на вищі підрівні всередині зони. Пере-
хід з одної зони в другу можливий тільки в сильних теплових
або електричних полях.
Різні типи кристалічних тіл – метали, діелектрики і напі-
впровідники – розрізняються з точки зору зонної теорії таки-
ми причинами:
1) шириною заборонених зон.
2) різним заповненням електронами зони провідності і
зони валентності.
На рис. 5.14 приведено умовне розташування зон і роз-
міщення електронів на енергетичних рівнях для металів (а),
діелектриків (б), напівпровідників (в).
В металах (а) електрони заповнюють не всі рівні в зоні
валентності. В зоні провідності (вільній зоні) обов'язково є
один або декілька електронів і багато вільних рівнів. Провід-
ність забезпечують електрони, що знаходяться у вільній зоні.
Елементи другої групи періодичної системи Мендєлєєва (Be,
Cd, Mg, Zn, Ca) не мають електронів у верхній зоні, але зони

92