Образование электронных зон

Отдельные атомы: 1) изолированы друг от друга и не взаимодействуют;

В кристаллической решетке:

1) межатомные расстояния равны расстояниям между узлами

решетки;

2) атомы взаимодействуют между собой, что приводит к рас-

щеплению и смещению энергетических уровней, они превра-

щаются в зоны и образуют зонный энергетический спектр, в

котором число уровней равно числу атомов в кристалле и

расположены они с чрезвычайно малым интервалом.

Путем решения уравнения Шредингера доказано, что расщепление уровней и превращение их в зоны зависит от близости атомов в кристалле, т.е. от r (см. график: на расстоянии r₁ между атомами уровни не расщеплены, на r₂ – расщеплены). При этом:

а) уровни «внешних» валентных электронов (в зависимости от вещества на них электронов мало или вообще нет) расщепляются в большей степени;

б) уровни «внутренних» электронов практически не расщепляются.

Таким образом в кристалле:

1) «внешние» электроны «коллективизированы», принадлежат всей структуре и могут переходить от одного атома к другому без изменения энергетического уровня (туннельный эффект);

2) «внутренние» электроны ведут себя также, как и в отдельном атоме;

3) время жизни электрона в каком-либо состоянии определяется шириной его энергетического уровня: ;

4) ширина линий энергетического спектра в отдельных атомах , в кристаллах , т.е. линии превращаются в полосы, а энергетические уровни – в энергетические зоны.