上一节:
下一节:

  电子电路基础 - 材料

  • 简述

    物质是由分子组成的，分子又由原子组成。根据玻尔的理论，“原子由带正电的原子核和许多在不同轨道上围绕原子核旋转的带负电的电子组成”。当一个电子从较低的状态上升到较高的状态时，就说它被激发了。在令人兴奋的同时，如果电子完全从原子核中移除，则原子被称为电离。因此，将原子从正常状态提升到这种电离状态的过程称为电离。
    下图显示了原子的结构。
    原子结构
    根据玻尔的模型，电子被称为在特定的轨道上移动，而根据量子力学，电子被称为位于原子自由空间中的某个地方，称为轨道。这种量子力学理论被证明是正确的。因此，可能发现电子的三维边界称为原子轨道。

  • 量子数

    电子移动的每个轨道的能量和形状都不同。轨道的能级可以使用称为量子数的离散积分和半积分集来表示。有四个量子数用于定义波函数。

    主量子数

    描述电子的第一个量子数是主量子数。它的符号是n。它指定数字的大小或顺序（能级）。随着n值的增加，电子到原子核的平均距离也增加，电子的能量也增加。主能级可以理解为一个壳。

    角动量量子数

    这个量子数以l为符号。这个 l 表示轨道的形状。它的范围从 0 到 n-1。
    l = 0, 1, 2 …n-1
    对于第一个外壳，n = 1。
    即，对于 n-1，l = 0 是 n = 1 时 l 的唯一可能值。
    因此，当 l = 0 时，称为S轨道。S的形状是球形的。下图代表S的形状。
    球形
    如果 n = 2，则 l = 0, 1 因为这是 n = 2 的两个可能值。
    我们知道当 l = 0 时它是 S 轨道，但如果 l = 1，它是P轨道。
    电子更容易找到的 P 轨道呈哑铃形。如下图所示。
    哑铃

    磁量子数

    这个量子数用m l表示，它表示围绕原子核的轨道的方向。m l的值取决于 l。
    $$m_{l}= \int (-l\:\:to\:+l)$$
    对于 l = 0，m l = 0，这表示 S 轨道。
    对于 l = 1, m l = -1, 0, +1，这是三个可能的值，这代表 P 轨道。
    因此，我们有三个 P 轨道，如下图所示。
    轨道

    自旋量子数

    这由m s表示，这里的电子在轴上旋转。电子自旋的运动可以是顺时针或逆时针，如下所示。
    自旋量子数
    这个自旋量子数的可能值将是，
    $$m_{s}= +\frac{1}{2}\:\:up$$
    对于称为旋转的运动，结果是正半数。
    $$m_{s}= -\frac{1}{2}\:\:down$$
    对于称为向下旋转的运动，结果是负半数。
    这是四个量子数。

  • 泡利不相容原理

    根据泡利不相容原理，一个原子中没有两个电子可以具有相同的一组四个相同的量子数。这意味着，如果任何两个电子具有相同的 n、s、ml 值（正如我们上面刚刚讨论的），那么它们的 l 值肯定会不同。因此，没有两个电子具有相同的能量。

    电子外壳

    如果 n = 1 是壳，则 l = 0 是子壳。
    同样，n = 2 是一个壳，l = 0, 1 是一个子壳。
    对应于 n = 1、2、3….. 的电子壳层分别用 K、L、M、N 表示。对应于 l = 0、1、2、3 等的亚壳层或轨道分别用 s、p、d、f 等表示。
    电子外壳
    让我们看一下碳、硅和锗（IV-A 组）的电子配置。
    团体
    观察到在每种情况下最外层的 p 亚壳仅包含两个电子。但是可能的电子数是六个。因此，每个最外层壳中有四个价电子。因此，原子中的每个电子都有特定的能量。任何一种物质的分子内部的原子排列几乎都是这样的。但是原子之间的间距因材料而异。
上一节:
下一节: