Глава 6. Газоразрядная и плазменная электроника 158

1.6. Слабо ионизированные газы 158

2.6. Ионизация газа находящегося в равновесном состоянии 159

3.6. Диффузионный ток 163

4.6. Проводимость 164

5.6. Ударная ионизация 166

6.6. Вольтамперные характеристики газовых разрядов 167

1.6.6. Несамостоятельный газовый разряд 169

2.6.6. Самостоятельный газовый разряд 170

7.6. Газоразрядные приборы с холодным катодом 175

1.7.6. Дуговые разрядники 175

2.7.6. Газоразрядные источники света 175

3.7.6. Лампы тлеющего свечения (ЛТС) 178

4.7.6. Стабилитроны тлеющего разряда 179

5.7.6. Многоэлектродные приборы тлеющего разряда 180

6.7.6. Тиратроны тлеющего разряда 182

7.7.6. Тиратроны дугового разряда 185

8.7.6. Дисплеи с плазменными панелями 187

Глава 1.

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОННУЮ ТЕОРИЮ ТВЕРДЫХ ТЕЛ.

Цель этой главы – изложить электронную теорию твердых тел с квантово механической точки зрения. В разделах (1-5) показано, как из отдельных свободных атомов образуется твердый металл; при этом особое внимание уделяется тому факту, что валентные электроны свободного атома при образовании металлического состояния становятся не локализованными. В разделах (7,8) рассмотрено как при образовании из отдельных атомов кристаллов с ионной и ковалентной связью формируется их зонная структура.

1.1.Энергия связи в твердом теле.

В твердой фазе вещество (в равновесном состоянии) существует при более низких температурах, чем в жидкой или газообразной фазах. Поэтому твердые тела должны иметь самый низкий уровень свободной энергии именно при этих низких температурах. Кроме того, твердым телам органически свойственна симметрия. Следовательно, при симметричном расположении атомов в пространстве уровень энергии должен быть ниже, чем при хаотическом расположении. Этот вывод можно обосновать с помощью элементарных рассуждений. Атомы твердого тела прочно связаны друг с другом и в то же время они не сближаются настолько сильно, чтобы резко возросла плотность тела. Равновесные положения атомов определяются из условия равенства сил притяжения и отталкивания. При равновесии потенциальная энергия твердого тела должна быть минимальной.

а б

Рис.1.1Зависимость полной энергии двух атомов от расстояния между ними. (а). Схематическое изображение симметричной и антисимметричной волновых функций для иона (б).

На рис. 1.1,а показана зависимость потенциальной энергии атома от расстояния между атомами в кристаллической решетке. При больших межатомных расстояниях (т. е. при большом объеме, в котором находятся атомы) потенциальная энергия условно принимается равной нулю, поскольку в этих условиях атомы не взаимодействуют друг с другом. По мере уменьшения расстояния между атомами потенциальная энергия уменьшается. Совершенно очевидно, что характер этой зависимости должен быть именно таким, поскольку твердые тела существуют и при отсутствии внешних сжимающих сил. Наконец, при некотором критическом расстоянии потенциальная энергия проходит через минимум и быстро возрастает при дальнейшем уменьшении расстояния между атомами. Это возрастание также вполне понятно, поскольку плотность твердых тел является конечной величиной.