Molti analfabeti credono che la meccanica quantistica sia solo un gioco matematico senza valore pratico. Ahah, troviamo un antenato dei chip per computer, per favore dai un'occhiata alla dimostrazione:
Molti analfabeti credono che la meccanica quantistica sia solo un gioco matematico senza valore pratico. Ahah, troviamo un antenato dei chip per computer, per favore dai un'occhiata alla dimostrazione:
Possiamo capire i conduttori, possiamo capire anche gli isolanti. Per la prima volta i miei amici sono rimasti confusi dalla fisica e temo che si tratti dei semiconduttori. Pertanto ripagherò questo debito a nome di tutti gli insegnanti di fisica.
Quando gli atomi formano un solido, ci sono molti elettroni identici mescolati insieme, ma la meccanica quantistica ritiene che due elettroni identici non possano rimanere nella stessa orbita. Pertanto, per evitare che questi elettroni combattano sulla stessa orbita, molti orbitali si dividono in più orbitali. Con così tanti orbitali schiacciati insieme, si avvicinano accidentalmente e diventano orbitali larghi e grandi. Questo tipo di orbita ampia formata dalla compressione di molti orbitali fini è chiamata banda di energia.
Alcuni orbitali ampi sono affollati di elettroni, il che li rende incapaci di muoversi. Alcuni orbitali ampi sono molto vuoti e consentono agli elettroni di muoversi liberamente. Gli elettroni possono muoversi e sembrano condurre elettricità macroscopicamente. Viceversa, se gli elettroni non possono muoversi, non possono condurre elettricità.
Va bene, manteniamo le cose semplici e non menzioniamo i concetti di "fascia di prezzo, fascia intera, fascia vietata e fascia guida". Preparati a concentrarti sul cerchio!
Alcuni orbitali pieni sono troppo vicini agli orbitali vuoti e gli elettroni possono spostarsi senza sforzo dall'orbita piena all'orbita vuota, consentendo loro di muoversi liberamente. Questo è un conduttore. Il principio di conduttività dei metalli monovalenti è leggermente diverso.
Ma spesso c'è uno spazio tra due orbitali ampi e gli elettroni non possono attraversarlo da soli, quindi non conducono elettricità. Ma se l'ampiezza dell'intervallo è entro 5 ev, aggiungendo energia extra all'elettrone può anche attraversare l'orbita vuota e muoversi liberamente attraverso di essa, il che è conduttivo. Questo tipo di solido con una larghezza del gap non superiore a 5 ev è talvolta conduttivo e talvolta no, quindi è chiamato semiconduttore.
Se il divario supera i 5 ev, in pratica deve essere fermato. In circostanze normali, gli elettroni non possono incrociarsi, il che è un isolante. Naturalmente, se l'energia è abbastanza grande, per non parlare del divario di 5 ev, possono ancora passare anche 50 ev, come l'elettricità ad alta tensione che attraversa l'aria.
A questo punto la teoria delle bande sviluppata dalla meccanica quantistica ha quasi preso forma. La teoria delle bande spiega sistematicamente le differenze essenziali tra conduttori, isolanti e semiconduttori, che dipendono dal divario tra gli orbitali pieni e vuoti e, accademicamente, dall'ampiezza del gap di banda tra le bande di valenza e di conduzione.
Quando gli atomi formano un solido, ci sono molti elettroni identici mescolati insieme, ma la meccanica quantistica ritiene che due elettroni identici non possano rimanere nella stessa orbita. Pertanto, per evitare che questi elettroni combattano sulla stessa orbita, molti orbitali si dividono in più orbitali. Con così tanti orbitali schiacciati insieme, si avvicinano accidentalmente e diventano orbitali larghi e grandi. Questo tipo di orbita ampia formata dalla compressione di molti orbitali fini è chiamata banda di energia.
Alcuni orbitali ampi sono affollati di elettroni, il che li rende incapaci di muoversi. Alcuni orbitali ampi sono molto vuoti e consentono agli elettroni di muoversi liberamente. Gli elettroni possono muoversi e sembrano condurre elettricità macroscopicamente. Viceversa, se gli elettroni non possono muoversi, non possono condurre elettricità.
Va bene, manteniamo le cose semplici e non menzioniamo i concetti di "fascia di prezzo, fascia intera, fascia vietata e fascia guida". Preparati a concentrarti sul cerchio!
Alcuni orbitali pieni sono troppo vicini agli orbitali vuoti e gli elettroni possono spostarsi senza sforzo dall'orbita piena all'orbita vuota, consentendo loro di muoversi liberamente. Questo è un conduttore. Il principio di conduttività dei metalli monovalenti è leggermente diverso.
Ma spesso c'è uno spazio tra due orbitali ampi e gli elettroni non possono attraversarlo da soli, quindi non conducono elettricità. Ma se l'ampiezza dell'intervallo è entro 5 ev, aggiungendo energia extra all'elettrone può anche attraversare l'orbita vuota e muoversi liberamente attraverso di essa, il che è conduttivo. Questo tipo di solido con una larghezza del gap non superiore a 5 ev è talvolta conduttivo e talvolta no, quindi è chiamato semiconduttore.
Se il divario supera i 5 ev, in pratica deve essere fermato. In circostanze normali, gli elettroni non possono incrociarsi, il che è un isolante. Naturalmente, se l'energia è abbastanza grande, per non parlare del divario di 5 ev, possono ancora passare anche 50 ev, come l'elettricità ad alta tensione che attraversa l'aria.
A questo punto la teoria delle bande sviluppata dalla meccanica quantistica ha quasi preso forma. La teoria delle bande spiega sistematicamente le differenze essenziali tra conduttori, isolanti e semiconduttori, che dipendono dal divario tra gli orbitali pieni e vuoti e, accademicamente, dall'ampiezza del gap di banda tra le bande di valenza e di conduzione.
