Okuma yazma bilmeyenlerin çoğu, kuantum mekaniğinin hiçbir pratik değeri olmayan sadece bir matematik oyunu olduğuna inanıyor. Haha, hadi bilgisayar çiplerinin atası bulalım, lütfen gösteriye bir göz atın:
Okuma yazma bilmeyenlerin çoğu, kuantum mekaniğinin hiçbir pratik değeri olmayan sadece bir matematik oyunu olduğuna inanıyor. Haha, hadi bilgisayar çiplerinin atası bulalım, lütfen gösteriye bir göz atın:
İletkenleri anlayabiliriz, yalıtkanları da anlayabiliriz. İlk defa arkadaşlarımın kafası fizikle karıştırıldı ve korkarım ki bu yarı iletkenlerden kaynaklanıyor. Dolayısıyla bu borcu tüm fizik öğretmenleri adına ödeyeceğim.
Atomlar bir katı oluşturduğunda birbirine karışmış çok sayıda özdeş elektron vardır, ancak kuantum mekaniği iki özdeş elektronun aynı yörüngede kalamayacağına inanır. Bu nedenle bu elektronların aynı yörüngede savaşmasını önlemek için birçok yörünge birden fazla yörüngeye bölünür. Bu kadar çok sayıda yörünge birbirine sıkıştığında, yanlışlıkla birbirlerine yaklaşırlar ve geniş, büyük yörüngelere dönüşürler. Çok sayıda ince yörüngenin bir araya gelmesiyle oluşan bu tür geniş yörüngelere enerji bandı adı verilir.
Bazı geniş yörüngeler elektronlarla doludur ve bu da onların hareket etmesini engeller. Bazı geniş yörüngeler çok boş olduğundan elektronların serbestçe hareket etmesine olanak tanır. Elektronlar hareket edebilir ve makroskobik olarak elektriği iletiyormuş gibi görünebilir. Tersine, eğer elektronlar hareket edemiyorsa elektriği iletemezler.
Peki, konuyu basit tutalım ve "fiyat bandı, tam bant, yasak bant, kılavuz bant" kavramlarından bahsetmeyelim. Çembere odaklanmaya hazırlanın!
Bazı tam yörüngeler boş yörüngelere çok yakındır ve elektronlar zahmetsizce tam yörüngeden boş yörüngeye geçerek serbestçe hareket etmelerine olanak tanır. Bu bir iletken. Tek değerlikli metallerin iletkenlik prensibi biraz farklıdır.
Ancak sıklıkla iki geniş yörünge arasında bir boşluk vardır ve elektronlar bu boşluğu tek başlarına geçemezler, dolayısıyla elektriği iletemezler. Ancak boşluğun genişliği 5 ev dahilindeyse, elektrona ekstra enerji eklenmesi de boş yörüngeyi geçebilir ve iletken olan bu yörünge boyunca serbestçe hareket edebilir. Boşluk genişliği 5 ev'i geçmeyen bu tür katı bazen iletken bazen de değildir, dolayısıyla yarı iletken olarak adlandırılır.
Eğer boşluk 5 ev'i aşarsa, temelde durdurulması gerekir. Normal şartlar altında elektronlar yalıtkan olduğundan geçemezler. Elbette enerji yeterince büyükse, bırakın 5 ev'lik boşluğu, 50 ev bile hala geçebilir, örneğin yüksek voltajlı elektriğin havayı delip geçmesi gibi.
Bu noktada kuantum mekaniğinin geliştirdiği bant teorisi neredeyse şekillenmiş durumda. Bant teorisi, dolu ve boş yörüngeler arasındaki boşluğa ve akademik olarak değerlik ve iletim bantları arasındaki bant aralığı genişliğine bağlı olan iletkenler, yalıtkanlar ve yarı iletkenler arasındaki temel farklılıkları sistematik olarak açıklar.
Atomlar bir katı oluşturduğunda birbirine karışmış çok sayıda özdeş elektron vardır, ancak kuantum mekaniği iki özdeş elektronun aynı yörüngede kalamayacağına inanır. Bu nedenle bu elektronların aynı yörüngede savaşmasını önlemek için birçok yörünge birden fazla yörüngeye bölünür. Bu kadar çok sayıda yörünge birbirine sıkıştığında, yanlışlıkla birbirlerine yaklaşırlar ve geniş, büyük yörüngelere dönüşürler. Çok sayıda ince yörüngenin bir araya gelmesiyle oluşan bu tür geniş yörüngelere enerji bandı adı verilir.
Bazı geniş yörüngeler elektronlarla doludur ve bu da onların hareket etmesini engeller. Bazı geniş yörüngeler çok boş olduğundan elektronların serbestçe hareket etmesine olanak tanır. Elektronlar hareket edebilir ve makroskobik olarak elektriği iletiyormuş gibi görünebilir. Tersine, eğer elektronlar hareket edemiyorsa elektriği iletemezler.
Peki, konuyu basit tutalım ve "fiyat bandı, tam bant, yasak bant, kılavuz bant" kavramlarından bahsetmeyelim. Çembere odaklanmaya hazırlanın!
Bazı tam yörüngeler boş yörüngelere çok yakındır ve elektronlar zahmetsizce tam yörüngeden boş yörüngeye geçerek serbestçe hareket etmelerine olanak tanır. Bu bir iletken. Tek değerlikli metallerin iletkenlik prensibi biraz farklıdır.
Ancak sıklıkla iki geniş yörünge arasında bir boşluk vardır ve elektronlar bu boşluğu tek başlarına geçemezler, dolayısıyla elektriği iletemezler. Ancak boşluğun genişliği 5 ev dahilindeyse, elektrona ekstra enerji eklenmesi de boş yörüngeyi geçebilir ve iletken olan bu yörünge boyunca serbestçe hareket edebilir. Boşluk genişliği 5 ev'i geçmeyen bu tür katı bazen iletken bazen de değildir, dolayısıyla yarı iletken olarak adlandırılır.
Eğer boşluk 5 ev'i aşarsa, temelde durdurulması gerekir. Normal şartlar altında elektronlar yalıtkan olduğundan geçemezler. Elbette enerji yeterince büyükse, bırakın 5 ev'lik boşluğu, 50 ev bile hala geçebilir, örneğin yüksek voltajlı elektriğin havayı delip geçmesi gibi.
Bu noktada kuantum mekaniğinin geliştirdiği bant teorisi neredeyse şekillenmiş durumda. Bant teorisi, dolu ve boş yörüngeler arasındaki boşluğa ve akademik olarak değerlik ve iletim bantları arasındaki bant aralığı genişliğine bağlı olan iletkenler, yalıtkanlar ve yarı iletkenler arasındaki temel farklılıkları sistematik olarak açıklar.
