Юный техник 1984-02, страница 12

своеобразном слоеном пироге — зонах». Давайте воспользуемся пространственной наглядностью этого сравнения.

Итак, зона — это своеобразный слоеный пирог, начинкой которого служат электроны. Но, когда хозяйка печет настоящий пирог, она может в принципе уложить слои начинки в любом порядке. С укладкой же электронов не может быть ни малейшего произвола: в каком слое место тому или иному электрону, однозначно зависит от величины его энергии. Поэтому слои в зоне называют энергетическими уровнями. Еще — слои начинки в пироге можно сделать толще и тоньше. Вместимость же каждого слоя-уровня, каждого пирога-зоны строго ограничена. Число энергетических зон, окружающих атомное ядро, у атомов разных веществ различно. Для н$с особенно важны две верхние, наиболее удаленные от ядра зоны. Самая верхняя обыкновенно заполнена электронами не полностью или совсем пуста. Ее называют зоной проводимости. Следующая за ней — валентная зона, она всегда полностью укомплектована электронами.

Теперь самый главный вывод зонной теории: от того, насколько труден или легок переход электронов из валентной зоны в зону проводимости, зависит тип вещества. В данном случае «труден или легок» означает: сколько энергии надо затратить на этот переход.

У металлов такое направленное перемещение требует совсем немного — надо всего лишь подвести электрическое напряжение. Поэтому металлы и обладают высокой электропроводностью. Ведь, как известно из школьного курса физики, ток в металлах как раз и обусловлен движением электронов.

С полупроводниками и диэлектриками дело обстоит иначе. У них зону проводимости и валентную зону разделяет так называемая энергетическая щель. Образно говоря, это обстоятельство ставит электроны в ситуацию туриста, оказавшегося у края глубокого рва. Естественно, успех в обоих случаях зависит от ширины рва — для туриста, или энергетической щели — для электрона. Так вот, в полупроводниках она все же преодолима, хотя, кроме электрического напряжения, часто бывает необходимо сообщать электронам дополнительную энергию, например, в виде тепла или света. В диэлектриках же энергетическая щель представляет для электронов непреодолимую пропасть. (Понятно, что речь идет пока о материалах, находящихся в нормальных, обычных условиях.)

Итак, мы знаем, как с помощью зонной теории определить тип вещества. А что на языке этой теории означает