Атты денелердің зоналық теориясы туралы түсінік

Еркін электрондар моделіне сәйкес металл атомдарының валенттілік электрондары үлгінің шегінде еркін орын ауыстыра алады. Металдардың электр өткізгіштігін нақ осы валенттілік электрондар жасайды, осы себебтен оларды өткізгіштік электрондар деп атайды.

Еркін электрондарды кристалда бір-біріне жақындатқанда валенттік электрондардың энергиясы квазиүздіксіз өзгереді. Бұл, рұқсат етілген энергия мәндерінің өте көп жақын орналасқан дискретті деңгейлерден тұратынын білдіреді. Шын мәнінде кристалда валенттілік электрондар толығымен еркін қозғала алмайды – оларға тордың периодтық өрісі әсер етеді. Бұл жағдай, валенттік электрондардың энергияларының мүмкін болатын мәндерінің спектрінің бір қатар, рұқсат етілген және тыйым салынған зоналарға ыдырайды (1-сур.). Рұқсат етілген зоналар шегінде энергия квазиүздіксіз өзгереді. Тыйым

салынған зоналардағы энергия мәндерін қабылдау мүмкін емес.

Зоналардың пайда болуын түсіну үшін атомдардың кристалдарға бірігу процесін елестетіп көрейік. Айталық алғашқыда кейбір заттың N оқшауланған атомдары болсын. Атомдар бір-бірімен жеке – дара тұрғанда олардың бәрін де бірдей сұлбада энергетикалық деңгейлер болады. Әрбір атомда энергетикалық деңгейлердің электрондармен толықтырылуы басқа атомдардың сәйкес деңгейлерінің толықтырылуына тәуелсіз болады. Атомдар біріне-бірі

1 - сур.

жақындаған сайын бірте-бірте күшейе беретін өзара әсерлесу пайда болады, бұл деңгейлердің орналасу жағдайларының өзгеруіне алып келеді. Барлық N атомға бірдей деңгейлердің орнына, N өте жақын орналасқан, бірақ бір-біріне дәл келмейтін деңгейде р пайда болады. Сонымен оқшау тұрған атомның әрбір деңгейі кристалда ыдырап, N тығыз орналасқан деңгейлер жолақ немесе зона құрайды.

Әртүрлі деңгейлер үшін ыдыраудың шамасы бірдей емес. Атомда сыртқы электрондармен толтырылған деңгейлер күшті ауытқиды. 2 – суретте

2 - сур.

деңгейлердің ыдырауының атомдар аралық қашықтыққа r функциясы ретіндекөрсетілген. Сұлбадан, кристалда ішкі электрондардың орын алған деңгейлерінің ыдырауы өте аз екендігі көрініп тұр. Тек валенттік электрондармен толтырылған деңгейлер едәуір ыдырайды. Атомның негізгі

күйінде электрондармен толтырылмаған жоғарырақ деңгейлер де осындай ыдырауға ұшырайды.

1 .2. Зоналар теориясы бойынша металдар, жартылай