La disposition des molécules dans les solides, liquides , et les gaz ne sont pas les mêmes. Dans les solides, ils sont disposés étroitement de sorte que les électrons à l'intérieur des atomes de la molécule se déplacent dans l'orbitale des atomes voisins. Dans les gaz, la disposition des molécules n'est pas proche, tandis que dans les liquides, elle est modérée. Par conséquent, l’orbitale électronique se recouvre partiellement lorsque les atomes se rapprochent. En raison de la combinaison d'atomes dans des solides, au lieu de niveaux d'énergie uniques, les niveaux de bandes d'énergie sont formés. L'ensemble des niveaux d'énergie est serré, ce qui est connu sous le nom de bande d'énergie.
Qu'est-ce que Energy Band?
La définition de la bande d'énergie est le nombre d'atomes dans une pierre de cristal peuvent être plus proches les uns des autres et un certain nombre d'électrons interagiront les uns avec les autres. Les niveaux d'énergie des électrons dans leur coquille peuvent être dus aux changements de leurs niveaux d'énergie. La principale caractéristique de l'énergie est que les états énergétiques de l'électronique sont stables dans différentes gammes. Ainsi, le niveau d'énergie d'un atome changera dans les bandes de conduction et les bandes de valence.
Théorie des bandes d'énergie
Selon la théorie de Bohr, chaque coquille d'un atome comprend une quantité d'énergie distincte à des niveaux différents. Cette théorie donne principalement des détails sur la communication d'électrons entre la coque intérieure et la coque extérieure. Selon la théorie de la bande d'énergie, les bandes d'énergie sont classées en trois types, dont les suivants.
théorie des bandes d'énergie
- Groupe de Valence
- Écart d'énergie interdit
- Bande de conduction
Bande de cantonnière
Le flux d'électrons dans les atomes à des niveaux d'énergie fixes, mais l'énergie de l'électron dans la coque interne est supérieure à la coque externe des électrons. Les électrons qui sont présents dans la coquille externe sont appelés électrons de valance.
Ces électrons comprennent une séquence de niveaux d'énergie qui forment une bande d'énergie appelée bande de valence. Cette bande comprend l'énergie occupée maximale.
Bande de conduction
Les électrons de valence sont attachés de manière lâche vers le noyau à température ambiante. Certains électrons des électrons de valence quitteront la bande librement. On les appelle donc des électrons libres car ils s'écoulent vers les atomes voisins.
Ces électrons libres conduiront le flux de courant dans un conducteur appelé électrons de conduction. La bande qui comprend les électrons est appelée bande de conduction et l'énergie occupée de celle-ci sera la moindre.
Espace interdit
L'intervalle interdit est l'écart entre la bande de conduction et la bande de valence. Cette bande est interdite sans énergie. Il n'y a donc pas de flux d'électrons dans cette bande. Le flux d'électrons de la valence à la conduction passera à travers cette lacune.
Si cet écart est plus grand, alors les électrons dans la bande de valence sont fortement liés vers le noyau. À l'heure actuelle, pour chasser les électrons de cette bande, un peu de force extérieure est nécessaire, ce qui équivaut au gap d'énergie interdit. Dans le diagramme suivant, les deux bandes, ainsi qu'un espace interdit sont illustrés ci-dessous. En fonction de la taille de l'écart, le semi-conducteurs , des conducteurs et des isolants sont formés.
Types de bandes d'énergie
Les bandes d'énergie sont classées en trois types à savoir
- Isolateurs
- Semi-conducteurs
- Conducteurs
Isolateurs
Les meilleurs exemples d'isolant sont le bois et le verre. Ces isolateurs ne permettent pas la flux d'électricité pour les traverser. Les isolateurs ont une conductivité extrêmement faible et une résistivité élevée. Dans l'isolant, le gap énergétique est extrêmement élevé, soit 7eV. Le matériau ne peut pas fonctionner en raison du flux d'électrons des bandes comme la valence à la conduction est irréalisable.
isolateurs de bande d'énergie
Les principales caractéristiques des isolants comprennent principalement le gap d'énergie comme interdit qui est extrêmement important. Pour certains types d'isolateurs, lorsque la température augmente, ils peuvent illustrer une certaine transmission.
Semi-conducteurs
Les meilleurs exemples de semi-conducteurs sont le silicium (Si) et le germanium (Ge) qui sont les matériaux les plus utilisés. Les propriétés électriques de ces matériaux se situent autant chez les semi-conducteurs que chez les isolants. Les images suivantes montrent le diagramme de bande d'énergie du semi-conducteur partout où la bande de conduction peut être vacante et la bande de valence est totalement remplie, mais l'écart interdit entre ces bandes est infime, c'est-à-dire 1eV. L'intervalle interdit de Ge est de 0,72 eV et Si est de 1,1 eV. Par conséquent, le semi-conducteur a besoin de peu de conductivité.
bande d'énergie dans les semi-conducteurs
Les principales caractéristiques des semi-conducteurs comprennent principalement l'écart d'énergie comme interdit est extrêmement faible. Lorsque la température du semi-conducteur augmente, la conductivité diminue.
Conducteurs
Le conducteur est un type de matériau où l'écart d'énergie interdit disparaît comme la bande de valence ainsi que la bande de conduction devient extrêmement proche qu'ils recouvrent partiellement. Les meilleurs exemples de conducteurs sont l'or, l'aluminium, le cuivre et l'or. La disponibilité des électrons libres à température ambiante est énorme. Le diagramme de bande d'énergie du conducteur est illustré ci-dessous.
bande d'énergie dans les conducteurs
Les principales caractéristiques des conducteurs comprennent principalement l'écart d'énergie comme interdit n'existera pas. Les bandes d'énergie comme la valance ainsi que la conduction se chevaucheront. La disponibilité d'électrons libres pour la conduction est suffisante. La conduction augmentera une fois que le petit nombre de tensions augmentera.
Il s'agit donc d'un aperçu de la bande d'énergie . À partir des informations ci-dessus enfin, nous pouvons conclure que la disposition de la molécule dans les substances telles que les solides, les liquides et les gaz est différente. Dans les gaz, les molécules ne sont pas proches, dans les solides les molécules sont disposées de très près et dans les liquides, les molécules sont disposées en modéré. Ainsi, les électrons dans les atomes de la molécule ont tendance à s'écouler dans les orbitales des atomes adjacents. Par conséquent, l’orbitale électronique recouvre partiellement tandis que les atomes se rapprochent conjointement. En raison du mélange d'atomes dans les solides, au lieu des seuls niveaux d'énergie, les bandes d'énergie seront formées. Ceux-ci sont serrés et cela s'appelle des bandes d'énergie. Voici une question pour vous, bande d'énergie dans les solides?
