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Principios de chips y mecánica cuántica

2023-10-20

Muchos analfabetos creen que la mecánica cuántica es sólo un juego matemático sin valor práctico. Jaja, busquemos un antepasado de los chips de computadora, eche un vistazo a la demostración:

Muchos analfabetos creen que la mecánica cuántica es sólo un juego matemático sin valor práctico. Jaja, busquemos un antepasado de los chips de computadora, eche un vistazo a la demostración:

Los conductores podemos entenderlos, los aisladores también podemos entenderlos. Por primera vez, mis amigos se han sentido confundidos por la física y me temo que se trata de semiconductores. Por lo tanto, saldaré esta deuda en nombre de todos los profesores de física.

Cuando los átomos forman un sólido, hay muchos electrones idénticos mezclados, pero la mecánica cuántica cree que dos electrones idénticos no pueden permanecer en la misma órbita. Por lo tanto, para evitar que estos electrones peleen en la misma órbita, muchos orbitales se dividen en varios orbitales. Con tantos orbitales juntos, accidentalmente se acercan y se convierten en orbitales grandes y anchos. Este tipo de órbita ancha formada al juntar muchos orbitales finos se llama banda de energía.

Algunos orbitales anchos están llenos de electrones, lo que les impide moverse. Algunos orbitales anchos están muy vacíos, lo que permite que los electrones se muevan libremente. Los electrones pueden moverse y parecer conducir electricidad macroscópicamente. Por el contrario, si los electrones no pueden moverse, no pueden conducir electricidad.

Muy bien, mantengamos las cosas simples y no mencionemos los conceptos de "banda de precios, banda completa, banda prohibida y banda guía". ¡Prepárate para concentrarte en el círculo!

Algunos orbitales completos están demasiado cerca de los orbitales vacíos y los electrones pueden moverse sin esfuerzo de la órbita llena a la órbita vacía, lo que les permite moverse libremente. Este es un director de orquesta. El principio de conductividad de los metales monovalentes es ligeramente diferente.

Pero a menudo hay un espacio entre dos orbitales anchos y los electrones no pueden cruzarlo solos, por lo que no conducen electricidad. Pero si el ancho de la brecha está dentro de los 5 ev, agregar energía adicional al electrón también puede cruzar la órbita vacía y moverse libremente a través de ella, lo cual es conductivo. Este tipo de sólido con un ancho de separación no superior a 5 ev a veces es conductor y otras no, por lo que se le llama semiconductor.

Si la brecha excede los 5 ev, entonces básicamente hay que detenerla. En circunstancias normales, los electrones no pueden cruzarse, lo que constituye un aislante. Por supuesto, si la energía es lo suficientemente grande, y mucho menos la brecha de 5 ev, aún pueden pasar incluso 50 ev, como la electricidad de alto voltaje que atraviesa el aire.

En este punto, la teoría de bandas desarrollada por la mecánica cuántica casi ha tomado forma. La teoría de bandas explica sistemáticamente las diferencias esenciales entre conductores, aislantes y semiconductores, que dependen del espacio entre los orbitales llenos y vacíos y, académicamente, del ancho de la banda prohibida entre las bandas de valencia y de conducción.

Cuando los átomos forman un sólido, hay muchos electrones idénticos mezclados, pero la mecánica cuántica cree que dos electrones idénticos no pueden permanecer en la misma órbita. Por lo tanto, para evitar que estos electrones peleen en la misma órbita, muchos orbitales se dividen en varios orbitales. Con tantos orbitales juntos, accidentalmente se acercan y se convierten en orbitales grandes y anchos. Este tipo de órbita ancha formada al juntar muchos orbitales finos se llama banda de energía.

Algunos orbitales anchos están llenos de electrones, lo que les impide moverse. Algunos orbitales anchos están muy vacíos, lo que permite que los electrones se muevan libremente. Los electrones pueden moverse y parecer conducir electricidad macroscópicamente. Por el contrario, si los electrones no pueden moverse, no pueden conducir electricidad.

Muy bien, mantengamos las cosas simples y no mencionemos los conceptos de "banda de precios, banda completa, banda prohibida y banda guía". ¡Prepárate para concentrarte en el círculo!

Algunos orbitales completos están demasiado cerca de los orbitales vacíos y los electrones pueden moverse sin esfuerzo de la órbita llena a la órbita vacía, lo que les permite moverse libremente. Este es un director de orquesta. El principio de conductividad de los metales monovalentes es ligeramente diferente.

Pero a menudo hay un espacio entre dos orbitales anchos y los electrones no pueden cruzarlo solos, por lo que no conducen electricidad. Pero si el ancho de la brecha está dentro de los 5 ev, agregar energía adicional al electrón también puede cruzar la órbita vacía y moverse libremente a través de ella, lo cual es conductivo. Este tipo de sólido con un ancho de separación no superior a 5 ev a veces es conductor y otras no, por lo que se le llama semiconductor.

Si la brecha excede los 5 ev, entonces básicamente hay que detenerla. En circunstancias normales, los electrones no pueden cruzarse, lo que constituye un aislante. Por supuesto, si la energía es lo suficientemente grande, y mucho menos la brecha de 5 ev, aún pueden pasar incluso 50 ev, como la electricidad de alto voltaje que atraviesa el aire.

En este punto, la teoría de bandas desarrollada por la mecánica cuántica casi ha tomado forma. La teoría de bandas explica sistemáticamente las diferencias esenciales entre conductores, aislantes y semiconductores, que dependen del espacio entre los orbitales llenos y vacíos y, académicamente, del ancho de la banda prohibida entre las bandas de valencia y de conducción.


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