458 2

14, Wt tSNOŚCI B.£KTBYC2NE MATERIAŁÓW

s/cwkich przedziałach wartości, co powoduje, te zakres _/mic elektrycznej materiałów obejmuje prawic 25 rzędów wiclk_OJk,ⁿ‘^Kc' P^rwodL Jeżeli w przenoszeniu ładunków biorą udział _Zarx ^tabI- U ij , ujemne nośniki ładunków, to przewodność jest określona róy^° ^dod«nic

ciowości i ładunku elektronu.

'MWt + MWk

TABLICA 14.1. Przewodność elektryczna właŁcma <r wybranych materiałów

_w temperaturze pokojowej <20*C)_

1 Rodzaj materiału	Materiał	Przewodność wlafciwa o~ Sm*^1
1 Metale	1 Aluminium	3.55 x 10’
	1 Micd/	5.82 x 10’
	1 Srebro	6.15 x 10’
	1 Złoto	4.09 x 10’
	I Żelazo	1.00 x 10’
	Nikiel	1.28 x I0^7
1	Sód	2,10x10’
	Ołów	4.50 x 10*
	1 Wolfram	1.80 x 10’
1 Pierwiastki	| Węgiel (diament)	<10*
1 pupy 14	Krzem	4.0 x 10“
	German	2.0
	Cyna	9 x 10*
1 Ceramiki	Al;0,	I0~^,ł-I0‘^10
1	BN	10-“
	SiC	1 -10
	B4C	100-200
	Szkło [wtowo-kr/cmianowc	I0-^,J
1 Polimery	Polietylen	10~^,5-l0 '*
	Polistyren	10‘^,7-I0’'^5
	*olicztcrofluoroctylcn	10“**
1 r	żywica epoksydowa	10■^,0-10 ^15

PRZYKŁAD 14.1 Drutem o średnicy 2 mm ma płynąć prąd o natężeniu 10 A. Oblicz minimalną przewodność właściwą drutu, jeżeli dopuszczalna strata mocy na długości drutu nic może przekraczać 3 W na jeden metr.

Rozwiązanie. Moc prądu elektrycznego P jest równa iloczynowi napięcia U i natężenia /

P.ui-'**

14 2 STRUKTURA PASMOWA

Kor/yM-i* ' '^{Awnama <,42)} K -■ pl/S

otrzymujemy

_Pwm

^r s

Ponieważ p = l/<y, więc

l²i ° " PS

zatem

1.06 io⁷rr^ł m ¹

(10 A)³(l tn) ^ff“(3W)ff(l I0~^a m)²

14.2. Struktura pasmowa

W materiałoznawstwie własności elektronowe ciał stałych wygodnie jest przedstawiać w oparciu o naturę wiązań chemicznych między atomami (opisaną w rozdziale 2) z wykorzystaniem niektórych koncepcji pasmowej teorii ciała stałego.

Takie podejście powinno umożliwić czytelnikom, którzy nic znają pasmowej teorii    o

ciała stałego, zrozumienie istoty zagadnień związanych z własnościami elektronowymi ciał stałych.

Podstawą pasmowej teorii przewodnictwa jest zmiana dyskretnych poziomów energetycznych elektronów w pasma energetyczne, gdy atomy zbliżają się do siebie na małe odległości podczas tworzenia się ciała stałego. W rozdziale 2 wspomniano, że w izolowanym atomie elektrony zajmują ściśle określone i o możliwie najniższej energii stany energetyczne, rozdzielone szerokimi obszarami energii zabronionych. Zgodnie natomiast z zasadą Pauli’ego jeden stan energetyczny może być zajęty co najwyżej przez dwa elektrony o przeciwnych spinach.

Gdy atomy zbliżają się do siebie, tworząc ciało stałe, wówczas w miarę zmniejszania odległości między atomami dochodzi do tego. że najbardziej oddalone od jąder elektrony (elektrony walencyjne) oddziałują między sobą. powodując rozszczepienie się walencyjnego poziomu energetycznego.

Ponieważ różnice energii między sąsiednimi poziomami w paśmie są bardzo małe (ok. 10“ ²³ eV), przyjmuje się. ze poziomy tworzą ciągłe pasma energetyczne. Pasmo, na które rozszczepia się poziom walencyjny stanu podstawowego, nazywa się pasmem walencyjnym, natomiast pasmo poziomu położonego bezpośred-

459