A molekulák elrendezése szilárd anyagokban, folyadékok , és a gázok nem azonosak. A szilárd anyagokban szorosan úgy vannak elrendezve, hogy a molekulák atomjain belüli elektronok a szomszédos orbitális atomokba mozogjanak. Gázokban a molekulaelrendezés nincs közel, míg folyadékokban mérsékelt. Ezért az elektronpálya részben lefedi, amikor az atomok kölcsönösen közelednek. A szilárd anyagon belüli atomok egyesülése miatt az egyetlen energiaszint alternatívájaként az energiasávok szintjei kialakulnak. Az energiaszint-készlet szorosan össze van csomagolva, amely energia sávként ismert.
Mi az Energy Band?
Az energiasáv meghatározása a benne lévő atomok száma egy kristálykövet közelebb lehetnek egymáshoz, valamint számos elektron kölcsönhatásba lép egymással. A héjukon belüli elektronok energiaszintjét az energiaszintjük változásai okozhatják. A fő jellemzője az energia sáv az, hogy az elektronika elektronállapotai különböző tartományokban stabilak. Tehát az atom energiaszintje megváltozik a vezetési sávokban és a vegyérték sávokban.
Energia sáv elmélet
Bohr elmélete szerint az atomok egyes héjai külön mennyiségű energiát tartalmaznak különböző szinteken. Ez az elmélet főként a elektronok kommunikációja a belső héj és a külső héj között. Az energia sáv elmélete szerint az energia sávokat három típusba sorolják, amelyek a következőket tartalmazzák.
energia-sáv-elmélet
- Valence zenekar
- Tiltott energiahiány
- Vezető szalag
Valance Band
Az elektronok áramlása az atomokon belül rögzített energiaszinteken, azonban a belső héjban lévő elektron energiája felülmúlja az elektronok külső héját. Azokat az elektronokat, amelyek a külső héjban vannak, vegyértékű elektronoknak nevezzük.
Ezek az elektronok tartalmazzák az energiaszintek sorozatát, amelyek egy vegyértéksávnak nevezett energiasávot alkotnak. Ez a sáv tartalmazza a maximálisan elfoglalt energiát.
Vezető szalag
A vegyérték elektronok szobahőmérsékleten lazán kapcsolódnak a maghoz. A vegyérték elektronokból származó elektronok egy része szabadon elhagyja a sávot. Tehát ezeket szabad elektronoknak nevezzük, mert a szomszédos atomok felé áramlanak.
Ezek a szabad elektronok vezetik az áram áramát egy vezetőben, amelyet vezető elektronnak neveznek. Az elektronokat tartalmazó sávot vezetősávként nevezik meg, és ennek a foglalt energiája annál kevesebb lesz.
Tiltott rés
A tiltott rés a vezetési sáv és a vegyérték sáv közötti rés. Ez az együttes energia nélkül tilos. Ezért ebben a sávban nincs elektronáramlás. Az elektronok áramlása a vegyértéktől a vezetésig ezen a résen halad át.
Ha ez a rés nagyobb, akkor a vegyérték sávban lévő elektronok erősen kötődnek a mag felé. Jelenleg ahhoz, hogy az elektronokat ebből a sávból kiszorítsák, egy kis külső erőre van szükség, ami egyenértékű a tiltott energiahézaggal. Az alábbi ábrán a két sáv, valamint egy tiltott rés látható az alábbiakban. A rés nagysága alapján a félvezetők , vezetők és szigetelők képződnek.
Az energia sávok típusai
Az energiasávokat három típusba sorolják, nevezetesen
- Szigetelők
- Félvezetők
- Vezetők
Szigetelők
A szigetelő legjobb példái a fa és az üveg. Ezek a szigetelők nem engedélyezik a áram áramlása hogy átfolyjon rajtuk. A szigetelők rendkívül alacsony vezetőképességűek és nagy ellenállóképességűek. A szigetelőben az energiarés rendkívül magas, azaz 7eV. Az anyag nem képes teljesíteni, mivel az elektronok a sávokból áramlanak, például a valencia a vezetéshez megvalósíthatatlan.
energia-sáv-szigetelők
A szigetelők fő jellemzői közé tartozik a tiltott és rendkívül nagy energiahiány. Bizonyos típusú szigetelőknél, amikor a hőmérséklet emelkedik, szemléltethetik az átvitelt.
Félvezetők
A félvezetők legjobb példái a szilícium (Si) és a germánium (Ge), amelyek a leggyakrabban használt anyagok. Ezen anyagok elektromos tulajdonságai a félvezetők és a szigetelők között vannak. Az alábbi képek a félvezető energiasáv diagramját mutatják be, bárhol is lehet a vezetősáv üres, és a vegyértéksáv teljesen kitöltött, azonban a sávok közötti tiltott rés perc, azaz 1eV. A Ge tiltott rése 0,72eV, Si pedig 1,1eV. Ezért a félvezetőnek kevés vezetőképességre van szüksége.
energia-sáv-félvezetők
A félvezetők fő jellemzői közé tartozik, hogy a tiltott és rendkívül kicsi az energiahiány. Amikor a félvezető hőmérséklete megnő, a vezetőképesség csökken.
Vezetők
A vezető olyan típusú anyag, ahol a tiltott energiahézag eltűnik, mint a vegyérték sáv, valamint a vezetősáv rendkívül szorosra vált, amelyet részben eltakar. A vezetők legjobb példái: arany, alumínium, réz és arany. A szabad elektronok szobahőmérsékleten való elérhetősége óriási. A vezető energiasáv diagramja az alábbiakban látható.
energia-sáv-vezetők
A vezetők fő jellemzői közé tartozik az energiahiány, mint a tiltott nem lesz. Az energia sávok, mint például a vitrész, valamint a vezetés, átfedésben lesznek. A vezetéshez szabad elektronok állnak rendelkezésre. A vezetés növekszik, ha a feszültség kis száma megnő.
Így itt csak a az energia sáv . A fenti információkból végül arra következtethetünk, hogy a molekula elrendezése az olyan anyagokban, mint a szilárd anyagok, folyadékok és gázok, nem azonos. Gázokban a molekulák nincsenek közel, a szilárd anyagokban a molekulák nagyon szorosan és folyadékokban vannak elhelyezve, a molekulák mérsékelten. Tehát a molekula atomjain belüli elektronok a szomszédos atomok pályájára áramlanak. Ezért az elektronpálya részben lefedi, míg az atomok együttesen közelítenek. Az atomok szilárd anyagokon belüli keveredése miatt, csak az energiaszintek helyettesítéseként, kialakulnak az energia sávok. Ezek szorosan össze vannak csomagolva, és energiasávoknak hívják. Itt van egy kérdés önnek, szilárd energiasáv?
