0000004 (21)

z których niższe składa się z poziomów walencyjnych atomów tworzących sieć, a wyższe — z poziomów wzbudzonych tych atomów. Jeśli sieć nie jest typu metalicznego, to te dwa pasma energii dozwolonych nie zachodzą na siebie, a przerwa energetyczna między nimi, która nazywa się strefą wzbronioną, ma pewną szerokość (ryc. 17.16). W strefie tej elektrony nie mogą przebywać dłużej niż wynosi czas ich „przeskoków” między pasmami dozwolonymi.

Z poziomów atomowych, całkowicie wypełnionych elektronami, powstaje pasmo całkowicie zapełnione. Pasmo takie nazywa się pasmem podstawowym. Z zewnątrz przyłożone pole elektryczne nie jest w stanie spowodować ruchu skierowanego elektronów znajdujących się w tym paśmie, ponieważ nic ma obok wolnych miejsc, do których elektrony

Ryc. 17.1. a — Tworzenie się pasm energetycznych kryształu z poziomów atomów sodu podczas ich wzajemnego zbliżania się; r_a — odległość równowagi atomów w sieci krystalicznej; b pasma energetyczne: podstawowe przewodnictwa i strefa wzbroniona.

mogłyby przesunąć się. Z wyższych poziomów atomowych, które są albo całkowicie puste (poziomy wzbudzenia), albo tylko częściowo zajęte przez elektrony, powstają pasma przewodnictwa. Elektrony mające energię odpowiadającą pasmu przewodnictwa, czyli — jak się zwykle mówi — które znajdują się w paśmie przewodnictwa, pod wpływem przyłożonego pola mogą poruszać się w tym paśmie w obrębie całego kryształu. Są to elektrony nie należące do żadnego z atomów, lecz będące niejako ich wspólną „własnością”. Jeżeli pasmo przewodnictwa jest całkowicie puste, to kryształ taki nie może przewodzić prądu elektrycznego. Dopiero przeniesienie pewnej liczby elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa uczyni z kryształu przewodnik prądu. W paśmie przewodnictwa znajdują się swobodne elektrony, a w paśmie podstawowym zostaną swobodne „dziury”, czyli puste miejsca po przeniesionych elektronach. Takie przeniesienie elektronu wymaga dostarczenia mu określonej energii, równej szerokości strefy wzbronionej AE. W zależności od szerokości strefy wzbronionej ciała stałe dzielimy na: 1) przewodniki (AE = 0), 2) półprzewodniki (AE < 2 cV) i 3) izolatory lub dielektryki (AE > 2 eV). Wartość 2 eV traktować należy raczej orientacyjnie, bowiem używa się w charakterze półprzewodników również ciał, dla których AE ma wartość większą niż 2 eV.

304