Атты денелердің зоналық теориясы туралы түсінік

Еркін электрондар моделіне сә йкес металл атомдарының валенттілік электрондары ү лгінің шегінде еркін орын ауыстыра алады. Металдардың электр ө ткізгіштігін нақ осы валенттілік электрондар жасайды, осы себебтен оларды ө ткізгіштік электрондар деп атайды.

Еркін электрондарды кристалда бір-біріне жақ ындатқ анда валенттік электрондардың энергиясы квазиү здіксіз ө згереді. Бұ л, рұ қ сат етілген энергия мә ндерінің ө те кө п жақ ын орналасқ ан дискретті дең гейлерден тұ ратынын білдіреді. Шын мә нінде кристалда валенттілік электрондар толығ ымен еркін қ озғ ала алмайды – оларғ а тордың периодтық ө рісі ә сер етеді. Бұ л жағ дай, валенттік электрондардың энергияларының мү мкін болатын мә ндерінің спектрінің бір қ атар, рұ қ сат етілген жә не тыйым салынғ ан зоналарғ а ыдырайды (1-сур.). Рұ қ сат етілген зоналар шегінде энергия квазиү здіксіз ө згереді. Тыйым

салынғ ан зоналардағ ы энергия мә ндерін қ абылдау мү мкін емес.

Зоналардың пайда болуын тү сіну ү шін атомдардың кристалдарғ а бірігу процесін елестетіп кө рейік. Айталық алғ ашқ ыда кейбір заттың N оқ шауланғ ан атомдары болсын. Атомдар бір-бірімен жеке – дара тұ рғ анда олардың бә рін де бірдей сұ лбада энергетикалық дең гейлер болады. Ә рбір атомда энергетикалық дең гейлердің электрондармен толық тырылуы басқ а атомдардың сә йкес дең гейлерінің толық тырылуына тә уелсіз болады. Атомдар біріне-бірі

1 - сур.

жақ ындағ ан сайын бірте-бірте кү шейе беретін ө зара ә серлесу пайда болады, бұ л дең гейлердің орналасу жағ дайларының ө згеруіне алып келеді. Барлық N атомғ а бірдей дең гейлердің орнына, N ө те жақ ын орналасқ ан, бірақ бір-біріне дә л келмейтін дең гейде р пайда болады. Сонымен оқ шау тұ рғ ан атомның ә рбір дең гейі кристалда ыдырап, N тығ ыз орналасқ ан дең гейлер жолақ немесе зона қ ұ райды.

Ә ртү рлі дең гейлер ү шін ыдыраудың шамасы бірдей емес. Атомда сыртқ ы электрондармен толтырылғ ан дең гейлер кү шті ауытқ иды. 2 – суретте

2 - сур.

дең гейлердің ыдырауының атомдар аралық қ ашық тық қ а r функциясы ретіндекө рсетілген. Сұ лбадан, кристалда ішкі электрондардың орын алғ ан дең гейлерінің ыдырауы ө те аз екендігі кө рініп тұ р. Тек валенттік электрондармен толтырылғ ан дең гейлер едә уір ыдырайды. Атомның негізгі

кү йінде электрондармен толтырылмағ ан жоғ арырақ дең гейлер де осындай ыдырауғ а ұ шырайды.

1 .2. Зоналар теориясы бойынша металдар, жартылай