Atomok és molekulák elhelyezkedése

A szilárd anyagokat alkotó atomok vagy molekulák szabályos (kocka, téglatest, stb.), a térben periodikusan ismétlődő kristályrácsok alkotta szerkezetben helyezkednek el. Egymáshoz a vegyértékelektronjaik segítségével kapcsolódnak. A vezetőképességüket a bizonyos energiaviszonyok esetén megjelenő elektromos töltéshordozók határozzák meg. Ezek jellemzésére a kvantummechanika törvényei alkalmasak.

Kvantummechanika

A kvantummechanika olyan átfogó fizikai elmélet, amelyet az atomi és a szubatomi rendszerek leírására dolgoztak ki. Eszerint az atomban lévő elektronok potenciális energiája és a hozzárendelt állandó elektronpályák csak diszkrét energiaértékeket vehetnek fel. Szilárd anyagokban azonban az erős atomi kölcsönhatások miatt az egyedi atomok diszkrét energiaértékei kiszélesednek és energiasávokban (megengedett energiaszintekben) tömörülnek, amelyek tiltott sávokkal (tiltott energiaértékekkel) vannak egymástól elválasztva.

Energiasáv félvezetőben

Energiasáv szigetelőben

Energiasáv vezetőben

A kvantummechanika olyan átfogó fizikai elmélet, amelyet az atomi és a szubatomi rendszerek leírására dolgoztak ki.

Az atomban lévő elektronok potenciális energiája és a hozzárendelt állandó elektronpályák csak diszkrét energiaértékeket vehetnek fel.

A megengedett energiaszintek tiltott sávokkal (tiltott energiaértékekkel) vannak egymástól elválasztva.

Ha az atomot megfelelő nagyságú energiával gerjesztjük, akkor a vegyértékelektron kiszakad az atomi kötelékből és bekerül a vezetési sávba.

Szilárd anyagokban azonban az erős atomi kölcsönhatások miatt az egyedi atomok diszkrét energiaértékei kiszélesednek és energiasávokban (megengedett energiaszintekben) tömörülnek.

A kvantummechanika