Zasady chipów i mechanika kwantowa

Wielu analfabetów wierzy, że mechanika kwantowa to tylko gra matematyczna bez praktycznej wartości. Haha, znajdźmy przodka chipów komputerowych, spójrzcie proszę na demonstrację:

Wielu analfabetów wierzy, że mechanika kwantowa to tylko gra matematyczna bez praktycznej wartości. Haha, znajdźmy przodka chipów komputerowych, spójrzcie proszę na demonstrację:

Przewodniki możemy zrozumieć, izolatory również możemy zrozumieć. Po raz pierwszy moi przyjaciele zostali zdezorientowani fizyką i obawiam się, że to półprzewodniki. Dlatego spłacam ten dług w imieniu wszystkich nauczycieli fizyki.

Kiedy atomy tworzą ciało stałe, istnieje wiele identycznych elektronów zmieszanych ze sobą, ale mechanika kwantowa uważa, że ​​dwa identyczne elektrony nie mogą pozostać na tej samej orbicie. Dlatego, aby zapobiec walce tych elektronów na tej samej orbicie, wiele orbitali dzieli się na kilka orbitali. Przy tak dużej liczbie ściśniętych razem orbitali przypadkowo zbliżają się one do siebie i stają się szerokimi, dużymi orbitalami. Ten typ szerokiej orbity utworzonej przez ściśnięcie razem wielu drobnych orbitali nazywany jest pasmem energii.

Niektóre szerokie orbitale są przepełnione elektronami, co uniemożliwia im poruszanie się. Niektóre szerokie orbitale są bardzo puste, co pozwala na swobodny ruch elektronów. Elektrony mogą się poruszać i makroskopowo wydają się przewodzić prąd. I odwrotnie, jeśli elektrony nie mogą się poruszać, nie mogą przewodzić prądu.

W porządku, upraszczajmy sprawę i nie wspominajmy o pojęciach „zespół cenowy, pełny zespół, zespół zakazany i zespół przewodnika”. Przygotuj się na skupienie na okręgu!

Niektóre pełne orbitale są zbyt blisko pustych orbitali, a elektrony mogą bez wysiłku przemieszczać się z pełnej orbity na pustą orbitę, umożliwiając im swobodne poruszanie się. To jest dyrygent. Zasada przewodnictwa metali jednowartościowych jest nieco inna.

Często jednak pomiędzy dwoma szerokimi orbitalami występuje przerwa, przez którą elektrony nie mogą przejść same, więc nie przewodzą prądu. Jeśli jednak szerokość szczeliny mieści się w granicach 5 ev, dodanie dodatkowej energii do elektronu może również przekroczyć pustą orbitę i swobodnie się po niej poruszać, co jest przewodzące. Ten rodzaj ciała stałego o szerokości szczeliny nieprzekraczającej 5 ev czasami przewodzi, a czasami nie, dlatego nazywa się go półprzewodnikiem.

Jeśli różnica przekracza 5 ev, to w zasadzie należy ją zatrzymać. W normalnych okolicznościach elektrony nie mogą się krzyżować, co jest izolatorem. Oczywiście, jeśli energia jest wystarczająco duża, nie mówiąc już o szczelinie 5 ev, nawet 50 ev może nadal przepłynąć, jak na przykład prąd wysokiego napięcia przebijający się przez powietrze.

W tym momencie teoria pasmowa rozwinięta przez mechanikę kwantową prawie nabrała kształtu. Teoria pasmowa systematycznie wyjaśnia zasadnicze różnice między przewodnikami, izolatorami i półprzewodnikami, które zależą od przerwy między pełnymi i pustymi orbitalami, a z akademickiego punktu widzenia od szerokości pasma wzbronionego między pasmami walencyjnymi i przewodnictwa.

Kiedy atomy tworzą ciało stałe, istnieje wiele identycznych elektronów zmieszanych ze sobą, ale mechanika kwantowa uważa, że ​​dwa identyczne elektrony nie mogą pozostać na tej samej orbicie. Dlatego, aby zapobiec walce tych elektronów na tej samej orbicie, wiele orbitali dzieli się na kilka orbitali. Przy tak dużej liczbie ściśniętych razem orbitali przypadkowo zbliżają się one do siebie i stają się szerokimi, dużymi orbitalami. Ten typ szerokiej orbity utworzonej przez ściśnięcie razem wielu drobnych orbitali nazywany jest pasmem energii.

Niektóre szerokie orbitale są przepełnione elektronami, co uniemożliwia im poruszanie się. Niektóre szerokie orbitale są bardzo puste, co pozwala na swobodny ruch elektronów. Elektrony mogą się poruszać i makroskopowo wydają się przewodzić prąd. I odwrotnie, jeśli elektrony nie mogą się poruszać, nie mogą przewodzić prądu.

W porządku, upraszczajmy sprawę i nie wspominajmy o pojęciach „zespół cenowy, pełny zespół, zespół zakazany i zespół przewodnika”. Przygotuj się na skupienie na okręgu!

Niektóre pełne orbitale są zbyt blisko pustych orbitali, a elektrony mogą bez wysiłku przemieszczać się z pełnej orbity na pustą orbitę, umożliwiając im swobodne poruszanie się. To jest dyrygent. Zasada przewodnictwa metali jednowartościowych jest nieco inna.

Często jednak pomiędzy dwoma szerokimi orbitalami występuje przerwa, przez którą elektrony nie mogą przejść same, więc nie przewodzą prądu. Jeśli jednak szerokość szczeliny mieści się w granicach 5 ev, dodanie dodatkowej energii do elektronu może również przekroczyć pustą orbitę i swobodnie się po niej poruszać, co jest przewodzące. Ten rodzaj ciała stałego o szerokości szczeliny nieprzekraczającej 5 ev czasami przewodzi, a czasami nie, dlatego nazywa się go półprzewodnikiem.

Jeśli różnica przekracza 5 ev, to w zasadzie należy ją zatrzymać. W normalnych okolicznościach elektrony nie mogą się krzyżować, co jest izolatorem. Oczywiście, jeśli energia jest wystarczająco duża, nie mówiąc już o szczelinie 5 ev, nawet 50 ev może nadal przepłynąć, jak na przykład prąd wysokiego napięcia przebijający się przez powietrze.

W tym momencie teoria pasmowa rozwinięta przez mechanikę kwantową prawie nabrała kształtu. Teoria pasmowa systematycznie wyjaśnia zasadnicze różnice między przewodnikami, izolatorami i półprzewodnikami, które zależą od przerwy między pełnymi i pustymi orbitalami, a z akademickiego punktu widzenia od szerokości pasma wzbronionego między pasmami walencyjnymi i przewodnictwa.