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

Рис. 2.14. Зонная структура металлов, полупроводников и изоляторов.

проводимости пустая. Между двумя зонами имеется небольшой зазор, так называемая энергетическая щель (рис. 2.14, б).

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).

Рис. 2.15. Зонная структура металлического водорода.