СТРОЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Все тела состоят из атомов. Атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны. Число электронов равно порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева. Электрон имеет отрицательный заряд:

Ядро атома содержит положительно заряженные протоны, заряд протона равен заряду электрона. Число протонов в ядре равно числу электронов, т.е. атом в целом – нейтральная частица.

Электроны, имеющие большую энергию, находятся дальше от ядра; они вращаются вокруг ядра по определенным орбитам.

Рисунок 1 – Строение атома и

Количество электронов, находящихся на определенной орбите можно определить по формуле:

, (1)

где n – главное квантовое число, соответствующее номеру электронной орбиты.

В соответствии с формулой (1) на первом энергетическом уровне может вращаться только 2 электрона: , на 2-ом - , на 3-ем- .

У атомов полупроводников на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, которые называются валентными. Внешний энергетический слой называется валентным слоем. Атомы полупроводников объединяются в кристаллическую решетку симметричного типа, т.е. образуются ковалентные или парно-электронные связи (рис. 2) и рассмотрим строение кристаллической решетки германия (рис. 3).

Рисунок 2 – Ковалентная связь в кристалле кремния

Рисунок 3 – Плоскостная схема кристаллической решетки германия

Каждый атом германия образует 4 ковалентные связи с четырьмя соседними атомами. Ковалентная связь образуется парой электронов, принадлежащих соседним атомам и вращающихся по орбитам, которые охватывают оба атома. Сила отталкивания между ядрами не дает им сближаться, а сила притяжения между каждым ядром и электроном мешает их удалению, т.е. такая связь очень прочна и требуется большая энергия для ее разрыва.