O que é faixa de energia e sua classificação

O que é faixa de energia e sua classificação

O arranjo das moléculas em sólidos, líquidos , e os gases não são os mesmos. Nos sólidos, eles são organizados intimamente para que os elétrons dentro dos átomos da molécula se movam para o orbital dos átomos vizinhos. Nos gases, o arranjo das moléculas não é fechado, ao passo que, nos líquidos, é moderado. Portanto, o orbital do elétron cobre parcialmente quando os átomos se aproximam mutuamente. Por causa da combinação de átomos dentro de sólidos, como uma alternativa de níveis de energia individuais, os níveis de faixas de energia são formados. O conjunto de níveis de energia é compactado, o que é conhecido como uma faixa de energia.



O que é faixa de energia?

A definição da banda de energia é, o número de átomos dentro uma pedra de cristal podem estar mais próximos uns dos outros, assim como vários elétrons irão interagir uns com os outros. Os níveis de energia dos elétrons dentro de sua camada podem ser causados ​​devido às mudanças em seus níveis de energia. A principal característica de a energia banda é que os estados de energia do elétron da eletrônica são estáveis ​​em intervalos diferentes. Portanto, o nível de energia de um átomo mudará nas bandas de condução e de valência.


Teoria da Faixa de Energia

De acordo com a teoria de Bohr, cada camada de um átomo inclui uma quantidade separada de energia em níveis diferentes. Esta teoria fornece principalmente detalhes sobre o comunicação de elétrons entre a casca interna e a casca externa. De acordo com a teoria da banda de energia, as bandas de energia são classificadas em três tipos, que incluem o seguinte.





teoria da banda de energia

teoria da banda de energia

  • Banda valence
  • Lacuna de energia proibida
  • Banda de condução

Valance Band



O fluxo de elétrons dentro dos átomos em níveis de energia fixos; entretanto, a energia do elétron na camada interna é superior à da camada externa de elétrons. Os elétrons que estão presentes dentro da camada externa são chamados de elétrons de valência.

Esses elétrons incluem uma sequência de níveis de energia que formam uma banda de energia denominada banda de valência. Esta banda inclui a energia máxima ocupada.


Banda de condução

Os elétrons de valência são fixados frouxamente em direção ao núcleo em temperatura ambiente. Alguns dos elétrons dos elétrons de valência deixarão a banda livremente. Então, eles são chamados de elétrons livres porque fluem em direção aos átomos vizinhos.

Esses elétrons livres conduzirão o fluxo de corrente dentro de um condutor conhecido como elétrons de condução. A banda que inclui os elétrons é denominada banda de condução e a energia ocupada desta será a menor.

Gap Proibida

O intervalo proibido é o intervalo entre a banda de condução e a banda de valência. Essa banda é proibida sem energia. Portanto, não há fluxo de elétrons nesta banda. O fluxo de elétrons da valência para a condução passará por essa lacuna.

Se essa lacuna for maior, os elétrons na banda de valência estão fortemente ligados ao núcleo. No momento, para expulsar os elétrons dessa banda, um pouco de força externa é necessária, o que é equivalente ao gap de energia proibido. No diagrama a seguir, as duas bandas, bem como uma lacuna proibida, são ilustradas abaixo. Com base no tamanho da lacuna, o semicondutores , condutores e isoladores são formados.

Tipos de faixas de energia

As bandas de energia são classificadas em três tipos, a saber

  • Isolantes
  • Semicondutores
  • Condutores

Isolantes

Os melhores exemplos de isolante são madeira e vidro. Esses isoladores não permitem o fluxo de eletricidade para fluir através deles. Os isoladores têm condutividade extremamente baixa e alta resistividade. No isolador, o gap de energia é extremamente alto, chegando a 7eV. O material não pode funcionar devido ao fluxo de elétrons das bandas como a valência para a condução é inviável.

energia-banda-em-isoladores

energia-banda-em-isoladores

As principais características dos isoladores incluem principalmente a lacuna de energia como proibido é extremamente grande. Para alguns tipos de isoladores, quando a temperatura sobe, eles podem ilustrar alguma transmissão.

Semicondutores

Os melhores exemplos de semicondutores são Silício (Si) e Germânio (Ge) que são os materiais mais usados. As propriedades elétricas desses materiais estão entre os semicondutores e também os isolantes. As imagens a seguir mostram o diagrama da banda de energia do semicondutor sempre que a banda de condução pode estar vaga e a banda de valência está totalmente preenchida, no entanto, a lacuna proibida entre essas bandas é minúscula, ou seja, 1eV. O intervalo proibido de Ge é 0,72eV e Si é 1,1eV. Portanto, o semicondutor precisa de pouca condutividade.

banda de energia em semicondutores

banda de energia em semicondutores

As principais características dos semicondutores incluem principalmente o gap de energia como proibido é extremamente pequeno. Quando a temperatura do semicondutor aumenta, a condutividade diminui.

Condutores

O condutor é um tipo de material onde a lacuna de energia proibida desaparece como a banda de valência, assim como a banda de condução se torna extremamente próxima que eles parcialmente cobrem. Os melhores exemplos de condutores são ouro, alumínio, cobre e ouro. A disponibilidade de elétrons livres em temperatura ambiente é enorme. O diagrama da banda de energia do condutor é mostrado abaixo.

condutores de banda de energia

condutores de banda de energia

As principais características dos condutores incluem principalmente a lacuna de energia como proibido não existirá. As faixas de energia, como valência e condução, serão sobrepostas. A disponibilidade de elétrons livres para condução é ampla. A condução aumentará quando o pequeno número de voltagem aumentar.

Portanto, trata-se de uma visão geral de a banda de energia . A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que o arranjo da molécula em substâncias como sólidos, líquidos e gases é diferente. Nos gases, as moléculas não estão próximas, nos sólidos as moléculas estão dispostas muito próximas e nos líquidos as moléculas estão dispostas de forma moderada. Assim, os elétrons dentro dos átomos da molécula tendem a fluir para os orbitais dos átomos adjacentes. Portanto, o orbital do elétron cobre parcialmente enquanto os átomos se aproximam em conjunto. Por causa da mistura de átomos dentro dos sólidos, em substituição apenas aos níveis de energia, as faixas de energia serão formadas. Eles estão compactados e são chamados de faixas de energia. Aqui está uma pergunta para você, faixa de energia em sólidos?