Prednaska zo ZIM 7.10.2008 Paralelka D

Kryštálové štruktúry:

Väzbová energia elektrónov v obale atómov je 4 – 25 eV, kovalentných väzieb 3-8 eV,
iónových 3-4eV a van der Walsových 0,01-0,1eV.

Preto latky s kovalentnou a iónovou väzbou majú podstatne vyššie body tavenia.

Kryštálová mriežka je sústava atómov, molekúl alebo iónov v objeme kryštálu taká, že ich
usporiadanie je identické okolie ktoréhokoľvek mriežkového uzla.

Kryštálové mriežky opisujeme Millerovými indexmi kryštalografickej roviny a kryštálovej
roviny a kryštalografického smeru.

Bravaisove mriežky zahŕňajú 7 základných sústav: • Kosoštvorcová ( S,Ga )

• Štvorcová ( Sn,TiO2 )

• Kubická ( Cu,Ag,Au,Al,Fe )

• Šesťuholníková ( Zn,Mg,AsNi )

• Romboedrická ( As,Sb,Bi )

• Trojklanná

• Nanoklanná

Iónové kryštály sú tvorene pravidelne sa striedajúcimi katiónmi a aniónmi, pútanými
elektrostatickými silami bez orientácie – izotopne

Iónový kryštál je molekula s veľkou súdržnou silou iónov, a tým tvrdosťou, krehkosťou,
malou prchavosťou, vysokým bodom topenia a varu.

Atómové kryštály atómy pospájané kovalentnými väzbami tvoria obrovskú molekulu ako
u iónových kryštálov.

Vysoká energia väzby sa prejavuje vysokou tvrdosťou, bodom topenia a varu a takmer
úplnou nerozpustnosťou.

Kovové kryštály podstatou je navzájomne prekrývanie valenčných orbitálov susedných
atómov mriežky

Väčšina kovov sa nachádza v prvých troch skupinách periodickej sústavy.

Pásmová teória tuhých látok:

Fyzikálna podstata elektrickej vodivosti materiálov vyplýva z pohybu elektrónov
a jednotlivých pásmach.

Šírka zakázaného pásma ΔW2 súvisí so štruktúrou materiálu a ma podstatný vplyv na jeho
elektrickú vodivosť.

Vodivostné pásmo

Zakázané pásmo

Valenčné pásmo

Izolant Polovodič Vodič

Energetické pásma v kryštáloch sú:

Vnútorné – bez vplyvu na prenos náboja.

Vonkajšie – valenčné – súbor pasiem obsadených elektrónmi tvoriacimi chcem väzby.

Vodivostne – súbor energetických pasiem elektrónov uvoľnených z chemických väzieb.

Zakázané – medzi vodivostným a valenčným pásmom, pričom sa v ňom nemôžu vyskytovať

voľne nosiče náboja.

Na základe pásmovej štruktúry materiálov rozlišujeme ako:

Vodiče – s prekryvom vodivostného a valenčného pásma alebo neúplné neobsadeným

valenčným pásmom, ich vodivosť klesá z nárastom teploty.

Izolanty – ΔW2 > 3eV s úplné voľným vodivostným a úplné zaplneným valenčným pásmom,

ich vodivosť stúpa z rastom teploty a intenzity elektrického pola.

Polovodiče - ΔW2 = 1,5 3eV, s úplné voľným vodivostným a úplné zaplneným valenčným

pásmom, vodivosť rastie s teplotou a intenzitou elektrického pola v dôsledku
nárastu poctu voľných nosičov náboja.

Vodivé materiály

3/4 prvkov periodickej sústavy prvkov sú kovy

Najpoužívanejšími prvkami c elektrotechnike sú Cu,Al a niektoré ich zliatiny.

Vnútorná stavba kovov

Klasická elektrónová teória popisuje elektrickú vodivosť na základe existencie voľne
pohyblivých elektrónov.

Usmernením elektrónov elektrickým polom vzniká elektricky prúd

Pravdepodobnosť obsadzovania energetických hladín možno v rámci Fermi-Diracovej
-štatistiky vypočítať pomocou Fermi-Diracovej rozdeľovacej funkcie

f = 1/1+e

Fermiho energia Wf je najvyššou energiou, ktorú môže elektrón v kope pri T=0k nadobudnúť

Pri rovnakej koncentrácii elektrónov a dier leží Wf v strede zakázaného pásma.

Vlastnosti kovov

Model kovovej chemickej väzby predpokladá kryštál kovu zložený z katiónov v pravidelnej
mriežke, udržiavaných nábojom voľných valenčných elektrónov.

Kovy sa vyznačujú:

Ťažnosťou – Možnosť ťahať na tenké drôty

Kujnosťou – Tepať na mikroskopicky tenké plátky

Ohybnosť – Ohýbať do požadovaných tvarov

V dôsledku prítomnosti voľne pohyblivých elektrónov sú kovy dobrými vodičmi tepla
a elektrického prúdu, pričom ich vodivosť s rastúcou teplotou klesá.