Πολλοί αναλφάβητοι πιστεύουν ότι η κβαντική μηχανική είναι απλώς ένα μαθηματικό παιχνίδι χωρίς πρακτική αξία. Χαχα, ας βρούμε έναν πρόγονο για τσιπ υπολογιστών, ρίξτε μια ματιά στην επίδειξη:
Πολλοί αναλφάβητοι πιστεύουν ότι η κβαντική μηχανική είναι απλώς ένα μαθηματικό παιχνίδι χωρίς πρακτική αξία. Χαχα, ας βρούμε έναν πρόγονο για τσιπ υπολογιστών, ρίξτε μια ματιά στην επίδειξη:
Αγωγοί, μπορούμε να καταλάβουμε, μονωτές, μπορούμε επίσης να καταλάβουμε. Πρώτη φορά οι φίλοι μου έχουν μπερδευτεί με τη φυσική και φοβάμαι ότι είναι ημιαγωγοί. Επομένως, θα ξεπληρώσω αυτό το χρέος για λογαριασμό όλων των καθηγητών φυσικής.
Όταν τα άτομα σχηματίζουν ένα στερεό, υπάρχουν πολλά πανομοιότυπα ηλεκτρόνια αναμεμειγμένα μεταξύ τους, αλλά η κβαντομηχανική πιστεύει ότι δύο πανομοιότυπα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να παραμείνουν στην ίδια τροχιά. Επομένως, για να αποτραπεί η μάχη αυτών των ηλεκτρονίων στην ίδια τροχιά, πολλά τροχιακά χωρίζονται σε πολλά τροχιακά. Με τόσα πολλά τροχιακά συμπιεσμένα μεταξύ τους, κατά λάθος πλησιάζουν και γίνονται μεγάλα μεγάλα τροχιακά. Αυτός ο τύπος ευρείας τροχιάς που σχηματίζεται από τη συμπίεση πολλών λεπτών τροχιακών ονομάζεται ενεργειακή ζώνη.
Ορισμένα πλατιά τροχιακά είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να κινηθούν. Ορισμένα πλατιά τροχιακά είναι πολύ άδεια, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να κινούνται ελεύθερα. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν και να φαίνεται ότι άγουν ηλεκτρισμό μακροσκοπικά. Αντίθετα, εάν τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν, δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.
Ωραία, ας κρατήσουμε τα πράγματα απλά και ας μην αναφέρουμε τις έννοιες "συγκρότημα τιμής, πλήρης μπάντα, απαγορευμένη μπάντα και μπάντα οδηγών". Ετοιμαστείτε να εστιάσετε στον κύκλο!
Ορισμένα πλήρη τροχιακά είναι πολύ κοντά σε κενά τροχιακά και τα ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν αβίαστα από την πλήρη τροχιά στην κενή τροχιά, επιτρέποντάς τους να κινούνται ελεύθερα. Αυτός είναι μαέστρος. Η αρχή της αγωγιμότητας των μονοσθενών μετάλλων είναι ελαφρώς διαφορετική.
Αλλά συχνά υπάρχει ένα κενό μεταξύ δύο ευρειών τροχιακών και τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να το διασχίσουν μόνα τους, επομένως δεν άγουν ηλεκτρισμό. Αλλά εάν το πλάτος του διακένου είναι εντός 5 ev, προσθέτοντας επιπλέον ενέργεια στο ηλεκτρόνιο μπορεί επίσης να διασχίσει την κενή τροχιά και να κινηθεί ελεύθερα κατά μήκος της, η οποία είναι αγώγιμη. Αυτός ο τύπος στερεού με πλάτος διάκενου που δεν υπερβαίνει τα 5 ev είναι άλλοτε αγώγιμο και άλλοτε όχι, γι' αυτό ονομάζεται ημιαγωγός.
Εάν το κενό υπερβαίνει τα 5 ev, τότε βασικά πρέπει να σταματήσει. Υπό κανονικές συνθήκες, τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να διασταυρωθούν, κάτι που είναι μονωτής. Φυσικά, αν η ενέργεια είναι αρκετά μεγάλη, πόσο μάλλον το κενό των 5 ev, ακόμη και 50 ev μπορούν να διαπεραστούν, όπως η ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης που διαπερνά τον αέρα.
Σε αυτό το σημείο, η θεωρία ζωνών που αναπτύχθηκε από την κβαντομηχανική έχει σχεδόν διαμορφωθεί. Η θεωρία ζώνης εξηγεί συστηματικά τις ουσιαστικές διαφορές μεταξύ αγωγών, μονωτών και ημιαγωγών, οι οποίες εξαρτώνται από το κενό μεταξύ των πλήρων και κενών τροχιακών, και ακαδημαϊκά, από το πλάτος του διακένου μεταξύ των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας.
Όταν τα άτομα σχηματίζουν ένα στερεό, υπάρχουν πολλά πανομοιότυπα ηλεκτρόνια αναμεμειγμένα μεταξύ τους, αλλά η κβαντομηχανική πιστεύει ότι δύο πανομοιότυπα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να παραμείνουν στην ίδια τροχιά. Επομένως, για να αποτραπεί η μάχη αυτών των ηλεκτρονίων στην ίδια τροχιά, πολλά τροχιακά χωρίζονται σε πολλά τροχιακά. Με τόσα πολλά τροχιακά συμπιεσμένα μεταξύ τους, κατά λάθος πλησιάζουν και γίνονται μεγάλα μεγάλα τροχιακά. Αυτός ο τύπος ευρείας τροχιάς που σχηματίζεται από τη συμπίεση πολλών λεπτών τροχιακών ονομάζεται ενεργειακή ζώνη.
Ορισμένα πλατιά τροχιακά είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να κινηθούν. Ορισμένα πλατιά τροχιακά είναι πολύ άδεια, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να κινούνται ελεύθερα. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν και να φαίνεται ότι άγουν ηλεκτρισμό μακροσκοπικά. Αντίθετα, εάν τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν, δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.
Ωραία, ας κρατήσουμε τα πράγματα απλά και ας μην αναφέρουμε τις έννοιες "συγκρότημα τιμής, πλήρης μπάντα, απαγορευμένη μπάντα και μπάντα οδηγών". Ετοιμαστείτε να εστιάσετε στον κύκλο!
Ορισμένα πλήρη τροχιακά είναι πολύ κοντά σε κενά τροχιακά και τα ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν αβίαστα από την πλήρη τροχιά στην κενή τροχιά, επιτρέποντάς τους να κινούνται ελεύθερα. Αυτός είναι μαέστρος. Η αρχή της αγωγιμότητας των μονοσθενών μετάλλων είναι ελαφρώς διαφορετική.
Αλλά συχνά υπάρχει ένα κενό μεταξύ δύο ευρειών τροχιακών και τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να το διασχίσουν μόνα τους, επομένως δεν άγουν ηλεκτρισμό. Αλλά εάν το πλάτος του διακένου είναι εντός 5 ev, προσθέτοντας επιπλέον ενέργεια στο ηλεκτρόνιο μπορεί επίσης να διασχίσει την κενή τροχιά και να κινηθεί ελεύθερα κατά μήκος της, η οποία είναι αγώγιμη. Αυτός ο τύπος στερεού με πλάτος διάκενου που δεν υπερβαίνει τα 5 ev είναι άλλοτε αγώγιμο και άλλοτε όχι, γι' αυτό ονομάζεται ημιαγωγός.
Εάν το κενό υπερβαίνει τα 5 ev, τότε βασικά πρέπει να σταματήσει. Υπό κανονικές συνθήκες, τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να διασταυρωθούν, κάτι που είναι μονωτής. Φυσικά, αν η ενέργεια είναι αρκετά μεγάλη, πόσο μάλλον το κενό των 5 ev, ακόμη και 50 ev μπορούν να διαπεραστούν, όπως η ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης που διαπερνά τον αέρα.
Σε αυτό το σημείο, η θεωρία ζωνών που αναπτύχθηκε από την κβαντομηχανική έχει σχεδόν διαμορφωθεί. Η θεωρία ζώνης εξηγεί συστηματικά τις ουσιαστικές διαφορές μεταξύ αγωγών, μονωτών και ημιαγωγών, οι οποίες εξαρτώνται από το κενό μεταξύ των πλήρων και κενών τροχιακών, και ακαδημαϊκά, από το πλάτος του διακένου μεταξύ των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας.
