Pasmo przewodnictwa

Pasmo zabronione

- x

x

W

Pasmo walencyjne (podstawowe)

Model energetyczny ciała stałego

W ciałach stałych o budowie krystalicznej atomy rozmieszczone są

w węzłach sieci krystalicznej w odległościach porównywalnych ze średnicami
zewnętrznych dozwolonych orbit elektronowych tych atomów.

Stwierdzono, że zakaz Pauliego dotyczy również kryształu – czyli nie

tylko pojedynczego atomu. Oznacza to, ze jednoimienne poziomy dozwolone
nie mogą pokrywać się. W krysztale dochodzi do „rozszczepienia” dozwolonych
poziomów energetycznych. – Przy zbliżaniu dwóch atomów poziomy
energetyczne poszczególnych atomów rozsuwają się nieznacznie wzdłuż osi
energii.

W sieci krystalicznej ciała stałego każdy atom kryształu zyskuje na

miejsce pojedynczego poziomu dozwolonego tyle poziomów ile atomów
występuje w bryle materiału.

Każdy atom bryły wprowadza do innego atomu po jednym dozwolonym

poziomie energetycznym danego rodzaju. – Powstają całe „pasma”
dozwolonych poziomów energetycznych. Tworzy je tyle podpoziomów
dyskretnych ile jest atomów w krysztale.

Rozkłady poziomów energetycznych kilku atomów.

Przedstawiony na rysunku model energetyczny słuszny jest dla

wybranego materiału, w temperaturze 0 K (zero kelwinów). – W paśmie
przewodnictwa zawierającym N poziomów energetycznych nie ma elektronów.
Pasmo

walencyjne

tworzą

dozwolone

poziomy

energetyczne

orbit

zewnętrznych. W tym paśmie jest N poziomów, na których może znajdować się
2N elektronów.

W temperaturze 0 K elektrony znajdują się w paśmie walencyjnym i na

poziomach dozwolonych orbit niżej położonych.