La disposición de las moléculas en sólidos, liquidos , y los gases no son lo mismo. En los sólidos, están dispuestos de forma cercana para que los electrones dentro de los átomos de la molécula se muevan hacia los átomos vecinos orbitales. En los gases, la disposición de las moléculas no es estrecha, mientras que en los líquidos es moderada. Por lo tanto, los orbitales de los electrones se cubren parcialmente cuando los átomos se acercan mutuamente. Debido a la combinación de átomos dentro de los sólidos, como alternativa de niveles de energía únicos, se forman los niveles de bandas de energía. El conjunto de niveles de energía está empaquetado de cerca, lo que se conoce como banda de energía.
¿Qué es Energy Band?
La definición de la banda de energía es el número de átomos dentro una piedra de cristal pueden estar más cerca el uno del otro, así como varios electrones interactuarán entre sí. Los niveles de energía de los electrones dentro de su caparazón pueden deberse a cambios en sus niveles de energía. La característica principal de la energía banda es que los estados de energía de la electrónica del electrón son estables en diferentes rangos. Entonces, el nivel de energía de un átomo cambiará en bandas de conducción y bandas de valencia.
Teoría de bandas de energía
Según la teoría de Bohr, cada capa de un átomo incluye una cantidad separada de energía en niveles diferentes. Esta teoría da principalmente detalles sobre la comunicación de electrones entre la carcasa interior y exterior. Según la teoría de la banda de energía, las bandas de energía se clasifican en tres tipos que incluyen los siguientes.
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- banda de valencia
- Brecha de energía prohibida
- Banda de conducción
Banda de cenefa
El flujo de electrones dentro de los átomos en niveles de energía fijos, sin embargo, la energía del electrón en la capa interna es superior a la capa externa de electrones. Los electrones que están presentes dentro de la capa exterior se denominan electrones de cenefa.
Estos electrones incluyen una secuencia de niveles de energía que forman una banda de energía denominada banda de valencia. Esta banda incluye la máxima energía ocupada.
Banda de conducción
Los electrones de valencia están unidos libremente hacia el núcleo a temperatura ambiente. Algunos de los electrones de los electrones de valencia abandonarán la banda libremente. Entonces, estos se llaman electrones libres porque fluyen hacia los átomos vecinos.
Estos electrones libres conducirán el flujo de corriente dentro de un conductor que se conoce como electrones de conducción. La banda que incluye electrones se denomina banda de conducción y la energía ocupada de esta será la menor.
Espacio prohibido
El espacio prohibido es el espacio entre la banda de conducción y la banda de valencia. Esta banda está prohibida sin energía. Por tanto, no hay flujo de electrones en esta banda. El flujo de electrones desde la valencia hasta la conducción pasará a través de este espacio.
Si esta brecha es mayor, entonces los electrones en la banda de valencia están fuertemente ligados al núcleo. En la actualidad, para expulsar los electrones de esta banda, se necesita un poco de fuerza exterior, lo que equivale a la brecha de energía prohibida. En el siguiente diagrama, las dos bandas, así como un espacio prohibido se ilustra a continuación. Según el tamaño del espacio, el semiconductores , conductores y aislantes se forman.
Tipos de bandas de energía
Las bandas de energía se clasifican en tres tipos a saber
- Aisladores
- Semiconductores
- Conductores
Aisladores
Los mejores ejemplos de aislante son la madera y el vidrio. Estos aisladores no permiten flujo de electricidad para fluir a través de ellos. Los aisladores tienen una conductividad extremadamente baja y una resistividad alta. En el aislador, la brecha de energía es extremadamente alta, es decir, 7eV. El material no puede funcionar debido a que los electrones fluyen desde las bandas como la valencia a la conducción es inviable.
aisladores de banda de energía
Las principales características de los aisladores incluyen principalmente que la brecha de energía como prohibida es extremadamente grande. Para algunos tipos de aisladores, cuando la temperatura aumenta, pueden ilustrar alguna transmisión.
Semiconductores
Los mejores ejemplos de semiconductores son el silicio (Si) y el germanio (Ge), que son los materiales más utilizados. Las propiedades eléctricas de estos materiales se encuentran tanto en los semiconductores como en los aislantes. Las siguientes imágenes muestran el diagrama de bandas de energía del semiconductor donde la banda de conducción puede estar vacía y la banda de valencia está totalmente llena, sin embargo, el espacio prohibido entre estas bandas es un minuto, es decir, 1eV. La brecha prohibida de Ge es 0,72 eV y Si es 1,1 eV. Por tanto, el semiconductor necesita poca conductividad.
banda de energía en semiconductores
Las principales características de los semiconductores incluyen principalmente que la brecha de energía como prohibida es extremadamente pequeña. Cuando la temperatura del semiconductor aumenta, la conductividad disminuirá.
Conductores
El conductor es un tipo de material donde la brecha de energía prohibida desaparece al igual que la banda de valencia y la banda de conducción se vuelve extremadamente cercana que cubren en parte. Los mejores ejemplos de conductores son oro, aluminio, cobre y oro. La disponibilidad de electrones libres a temperatura ambiente es enorme. El diagrama de bandas de energía del conductor se muestra a continuación.
energía-banda-en-conductores
Las principales características de los conductores incluyen principalmente la brecha de energía como prohibido no existirá. Las bandas de energía como la cenefa y la conducción se superpondrán. La disponibilidad de electrones libres para la conducción es amplia. La conducción aumentará una vez que aumente la pequeña cantidad de voltaje.
Por lo tanto, se trata de una descripción general de la banda de energía . Finalmente, a partir de la información anterior, podemos concluir que la disposición de la molécula en sustancias como sólidos, líquidos y gases es diferente. En los gases, las moléculas no están cerca, en los sólidos las moléculas están dispuestas muy cerca y en los líquidos, las moléculas están dispuestas de forma moderada. Entonces, los electrones dentro de los átomos de la molécula tienden a fluir hacia los orbitales de los átomos adyacentes. Por lo tanto, los orbitales de los electrones se cubren parcialmente mientras los átomos se acercan juntos. Debido a la mezcla de átomos dentro de los sólidos, en sustitución de solo los niveles de energía, se formarán las bandas de energía. Estos están empaquetados de cerca y se llaman bandas de energía. Aquí hay una pregunta para ti, ¿banda de energía en sólidos?
