Veel analfabeten geloven dat de kwantummechanica slechts een wiskundig spel is zonder praktische waarde. Haha, laten we een voorouder vinden voor computerchips, kijk eens naar de demonstratie:
Veel analfabeten geloven dat de kwantummechanica slechts een wiskundig spel is zonder praktische waarde. Haha, laten we een voorouder vinden voor computerchips, kijk eens naar de demonstratie:
Geleiders kunnen we begrijpen, isolatoren kunnen we ook begrijpen. Voor het eerst zijn mijn vrienden in de war door de natuurkunde, en ik ben bang dat het halfgeleiders zijn. Daarom zal ik deze schuld namens alle natuurkundedocenten terugbetalen.
Wanneer atomen een vaste stof vormen, zijn er veel identieke elektronen met elkaar vermengd, maar de kwantummechanica gelooft dat twee identieke elektronen niet in dezelfde baan kunnen blijven. Om te voorkomen dat deze elektronen in dezelfde baan vechten, splitsen veel orbitalen zich in verschillende orbitalen. Met zoveel orbitalen samengedrukt, komen ze per ongeluk dichterbij en worden ze brede, grote orbitalen. Dit type brede baan, gevormd door het samenknijpen van vele fijne orbitalen, wordt een energieband genoemd.
Sommige brede orbitalen zitten vol met elektronen, waardoor ze niet kunnen bewegen. Sommige brede orbitalen zijn erg leeg, waardoor elektronen vrij kunnen bewegen. Elektronen kunnen bewegen en lijken macroscopisch elektriciteit te geleiden. Omgekeerd, als elektronen niet kunnen bewegen, kunnen ze geen elektriciteit geleiden.
Oké, laten we het simpel houden en de concepten "prijsklasse, volledige band, verboden band en begeleidingsband" niet noemen. Bereid je voor om je op de cirkel te concentreren!
Sommige volledige orbitalen liggen te dicht bij lege orbitalen, en elektronen kunnen moeiteloos van de volledige baan naar de lege baan bewegen, waardoor ze vrij kunnen bewegen. Dit is een dirigent. Het geleidbaarheidsprincipe van eenwaardige metalen is iets anders.
Maar vaak is er een opening tussen twee brede orbitalen, en elektronen kunnen deze niet alleen passeren, dus geleiden ze geen elektriciteit. Maar als de breedte van de opening binnen 5 ev ligt, kan het toevoegen van extra energie aan het elektron ook de lege baan oversteken en er vrij overheen bewegen, wat geleidend is. Dit type vaste stof met een spleetbreedte van niet meer dan 5 ev is soms geleidend en soms niet, daarom wordt het een halfgeleider genoemd.
Als de kloof groter is dan 5 ev, moet deze in principe worden gestopt. Onder normale omstandigheden kunnen elektronen elkaar niet kruisen, wat een isolator is. Als de energie groot genoeg is, laat staan het gat van 5 ev, kan er natuurlijk nog steeds 50 ev doorheen stromen, zoals hoogspanningselektriciteit die door de lucht breekt.
Op dit punt heeft de door de kwantummechanica ontwikkelde bandentheorie bijna vorm gekregen. De bandtheorie verklaart systematisch de essentiële verschillen tussen geleiders, isolatoren en halfgeleiders, die afhankelijk zijn van de opening tussen de volledige en lege orbitalen, en academisch gezien van de bandbreedte tussen de valentie- en geleidingsbanden.
Wanneer atomen een vaste stof vormen, zijn er veel identieke elektronen met elkaar vermengd, maar de kwantummechanica gelooft dat twee identieke elektronen niet in dezelfde baan kunnen blijven. Om te voorkomen dat deze elektronen in dezelfde baan vechten, splitsen veel orbitalen zich in verschillende orbitalen. Met zoveel orbitalen samengedrukt, komen ze per ongeluk dichterbij en worden ze brede, grote orbitalen. Dit type brede baan, gevormd door het samenknijpen van vele fijne orbitalen, wordt een energieband genoemd.
Sommige brede orbitalen zitten vol met elektronen, waardoor ze niet kunnen bewegen. Sommige brede orbitalen zijn erg leeg, waardoor elektronen vrij kunnen bewegen. Elektronen kunnen bewegen en lijken macroscopisch elektriciteit te geleiden. Omgekeerd, als elektronen niet kunnen bewegen, kunnen ze geen elektriciteit geleiden.
Oké, laten we het simpel houden en de concepten "prijsklasse, volledige band, verboden band en begeleidingsband" niet noemen. Bereid je voor om je op de cirkel te concentreren!
Sommige volledige orbitalen liggen te dicht bij lege orbitalen, en elektronen kunnen moeiteloos van de volledige baan naar de lege baan bewegen, waardoor ze vrij kunnen bewegen. Dit is een dirigent. Het geleidbaarheidsprincipe van eenwaardige metalen is iets anders.
Maar vaak is er een opening tussen twee brede orbitalen, en elektronen kunnen deze niet alleen passeren, dus geleiden ze geen elektriciteit. Maar als de breedte van de opening binnen 5 ev ligt, kan het toevoegen van extra energie aan het elektron ook de lege baan oversteken en er vrij overheen bewegen, wat geleidend is. Dit type vaste stof met een spleetbreedte van niet meer dan 5 ev is soms geleidend en soms niet, daarom wordt het een halfgeleider genoemd.
Als de kloof groter is dan 5 ev, moet deze in principe worden gestopt. Onder normale omstandigheden kunnen elektronen elkaar niet kruisen, wat een isolator is. Als de energie groot genoeg is, laat staan het gat van 5 ev, kan er natuurlijk nog steeds 50 ev doorheen stromen, zoals hoogspanningselektriciteit die door de lucht breekt.
Op dit punt heeft de door de kwantummechanica ontwikkelde bandentheorie bijna vorm gekregen. De bandtheorie verklaart systematisch de essentiële verschillen tussen geleiders, isolatoren en halfgeleiders, die afhankelijk zijn van de opening tussen de volledige en lege orbitalen, en academisch gezien van de bandbreedte tussen de valentie- en geleidingsbanden.
