Что такое валентная зона
Валентная зона
Валентная зона — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами.
В полупроводниках при T=0 (T — абсолютная температура) валентная зона заполнена электронами целиком, и электроны не дают вклада в электропроводность и другие кинетические эффекты, вызываемые внешними полями. При T>0 К происходит тепловая генерация носителей заряда, в результате которой часть электронов переходит в расположенную выше зону проводимости или на примесные уровни в запрещённой зоне. При этом в валентной зоне образуются дырки, участвующие наряду с электронами в зоне проводимости в переносе электрического тока. Дырки в валентной зоне могут также возникать при нетепловом возбуждении полупроводника — освещении, облучении потоком ионизирующих частиц, воздействии сильного электрического поля, который вызывает лавинный пробой полупроводника, и т. п.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Валентная зона» в других словарях:
валентная зона — валентная зона; отрасл. нижняя зона; нормальная зона; заполненная зона Верхняя из заполненных зон (зона наибольших энергий) … Политехнический терминологический толковый словарь
ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА — ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА, наивысшая из разрешенных энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами. Смотри Зонная теория … Современная энциклопедия
ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА — наивысшая из разрешенных энергетических зон электронов твердого тела, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты (см. Зонная теория). При Т 0 К образующиеся в валентной зоне дырки участвуют в электропроводности. Понятие… … Большой Энциклопедический словарь
ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА — энергетич. область разрешённых электронных состояний в тв. теле; при абс. нуле темп ры целиком заполнена валентными эл нами (см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ). Эл ны В. з. дают вклад в энергию связи кристалла, его диэлектрическую проницаемость, определяют… … Физическая энциклопедия
Валентная зона — ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА, наивысшая из разрешенных энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами. Смотри Зонная теория. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
валентная зона — наивысшая из разрешённых энергетических зон электронов твердого тела, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты (см. Зонная теория). При Т>0 К образующиеся в валентной зоне дырки участвуют в электропроводности. Понятие… … Энциклопедический словарь
валентная зона — valentinė juosta statusas T sritis chemija apibrėžtis Energijos lygmuo, kuriame yra valentiniai kristalo elektronai. atitikmenys: angl. valence band rus. валентная зона … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
валентная зона — valentinė juosta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. valence band vok. Valenzband, n; Valenzzone, f rus. валентная зона, f pranc. bande de valence, f … Fizikos terminų žodynas
ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА — разрешённая зона в энергетич. спектре электронов тв. тела (см. Зонная теория); при абс. нуле темп ры полностью заполнена валентными электронами Электроны В.з. дают вклад в энергию связи тв. тела, его диэлектрич. проницаемость, определяют… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Валентная зона — понятие квантовой теории твёрдого тела (См. Твёрдое тело) … Большая советская энциклопедия
Валентная зона и зона проводимости
Валентные орбитали атомов в кристаллической решетке смешиваются, образуя два набора энергетических уровней-валентную зону и зону проводимости. Валентная зона расположена ниже по энергии. Электроны в частично заполненной зоне проводимости могут легко перемещаться по всему кристаллу.
Металлы. В металлах валентная зона заполнена электронами, а зона проводимости заполнена электронами лишь частично. Между двумя зонами нет зазора (рис. 2.14, а).
Полупроводники. В полупроводниках валентная зона заполнена, а зона проводимости пустая. Между двумя зонами имеется небольшой зазор, так называемая энергетическая щель (рис. 2.14,6).
Изоляторы (диэлектрики). В изоляторах (диэлектриках) валентная зона заполнена, а зона проводимости, как и в полупроводниках, пустая. Однако энергетическая щель между этими зонами настолько велика, что препятствует переходу электронов из валентной зоны в зону проводимости. Ее иногда называют «запрещенной» энергетической зоной (рис. 2.14, в).
Если водород подвергнуть очень высокому давлению, он приобретает свойства металла. Сжатие водорода заставляет его молекулы сближаться друг с другом. Обычно пустые разрыхляющие молекулярные орбитали образуют зону проводимости с энергетическими уровнями, очень близкими к энергетическим уровням связывающих молекулярных орбиталей, которые при сжатии водорода образуют валентную зону (рис. 2.15).
Валентная зона
В полупроводниках при T=0 (T — абсолютная температура) валентная зона заполнена электронами целиком, и электроны не дают вклада в электропроводность и другие кинетические эффекты, вызываемые внешними полями. При T>0 К происходит тепловая генерация носителей заряда, в результате которой часть электронов переходит в расположенную выше зону проводимости или на примесные уровни в запрещённой зоне. При этом в валентной зоне образуются дырки, участвующие наряду с электронами в зоне проводимости в переносе электрического тока. Дырки в валентной зоне могут также возникать при нетепловом возбуждении полупроводника — освещении, облучении потоком ионизирующих частиц, воздействии сильного электрического поля, который вызывает лавинный пробой полупроводника, и т. п.
Связанные понятия
Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает.
Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.
В химии валентными электронами называют электроны, находящиеся на внешней (валентной) оболочке атома. Валентные электроны определяют поведение химического элемента в химических реакциях. Чем меньше валентных электронов имеет элемент, тем легче он отдаёт эти электроны (проявляет свойства восстановителя) в реакциях с другими элементами. И наоборот, чем больше валентных электронов содержится в атоме химического элемента, тем легче он приобретает электроны (проявляет свойства окислителя) в химических.
Особенности зонной структуры диэлектриков, полупроводников и металлов
Зонная теория твердого тела
Согласно теории, свободные электроны могут обладать любой энергией. Электроны в атомах твердого тела могут иметь только определенные дискретные значения энергии. Другими словами, спектр энергии электронов в атомах состоит из разрешенных и запрещенных энергетических зон.
Положения зонной теории
Итак, согласно постулатам Бора, электрон в отдельном атоме может находится на одной из нескольких энергетических орбиталей. Иначе говоря, иметь лишь определенные дискретные значения энергии. Когда атомы образуют молекулу, количество орбиталей расщепляется пропорционально числу атомов в молекуле.
Зонная теория объясняет различие в электрических свойствах материалов: проводников, полупроводников, диэлектриков. Можно выделить следующие причины различий:
Зонная структура диэлектриков
Вещество является диэлектриком, когда валентная зона заполнена полностью, в высших зонах нет электронов, также отсутствует перекрытие зон. Такое вещество не проводит ток. Ширина между зонами у диэлектриков условно составляет более 2 электронвольт.
Зонная структура полупроводников
Вещество является полупроводником, если валентная зона разделена с соседними зонами узкой (менее 2 электронвольт) запрещающей зоной. Отметим, что такое вещество при температуре, близкой к абсолютному нулю, является диэлектриков. Однако при росте температуры электроны из верхней занятой зоны перескакивают в вакантную зону проводимости, и вещество становится электропроводным. Проводимость растет вместе с температурой и концентрацией электронов в зоне проводимости. Соответственно, в заполненной зоне, из которой электроны переходят в зону проводимости, растет концентрация дырок.
Разделение веществ на полупроводники и диэлектрики весьма условно. Вещества с шириной запрещённой зоны более 3—4 эВ и менее 4—5 эВ совмещают свойства диэлектриков и полупроводников.
Зонная структура проводников (металлов)
В металлах валентная зона занята не полностью, и при воздействия на проводник разности потенциалов электроны могут свободно перемещаться из точек с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом.
Также в проводниках зона проводимости пересекается с валентной зоной. Получившаяся зона пересечения заполнена не полностью.
Почему проводимость металлов не растет с увеличением валентности?
Однако электропроводность зависит не от количества валентных электронов на один атом, а от числа электронов в валентной зоне, для которых существуют свободные энергетические уровни. Так, у двухвалентных металлов число электронов, которые могут перейти под действием внешнего поля в свободное состояние меньше, чем у одновалентных. Таким образом, электропроводность двухвалентных металлов меньше, чем одновалентных.
Валентная зона
Из Википедии — свободной энциклопедии
Вале́нтная зо́на — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами. В зонной теории это первая зона (если двигаться сверху вниз), целиком или большей частью расположенная ниже уровня Ферми.
Верхний край валентной зоны называется её потолком. Его энергия обозначается E v <\displaystyle E_
(от англ. valence (v-) band ). Вопрос о численном значении E v <\displaystyle E_не ставится, так как существенна только разница между энергией этого края и энергией других выделенных уровней (уровня Ферми E F <\displaystyle E_, нихнего края зоны проводимости E c <\displaystyle E_и др.).
Аналогом энергии верхней границы валентной зоны в молекулярных системах (кластерах) является энергия верхней занятой молекулярной орбитали (англ. highest occupied molecular orbital (HOMO) ).
В полупроводниках при абсолютном нуле температуры валентная зона заполнена электронами целиком — и электроны не дают вклада в электропроводность и другие кинетические эффекты, вызываемые внешними полями. При конечной температуре происходит тепловая генерация носителей заряда, в результате которой часть электронов переходит в расположенную выше зону проводимости или на примесные уровни в запрещённой зоне. При этом в валентной зоне образуются дырки, участвующие наряду с электронами в зоне проводимости в переносе электрического тока. Дырки в валентной зоне могут также возникать при нетепловом возбуждении полупроводника — освещении, облучении потоком ионизирующих частиц, воздействии сильного электрического поля, который вызывает лавинный пробой полупроводника.