Kristaloetako Energia Bandoak

Neil Bohrren atomuko egitura teorian arabera, guztiak dituzte atomu diskretuak diren energia-mailak zentroko nukleoraren inguruan (artikulu honetan “Atomuko Energia Mailak” daude). Orain kontuan hartu bi edo gehiagok atomu hauek elkarren ondoan kokatuta daudela. Kasu horretan, diskretuen energia-mailen egitura aldatzen da energia-banda egiturara. Honek esan nahi du diskretuen energia-mailen ordez, diskretuen energia-banda dauden. Kristalen energia-banden sortzeko arrazoia atomuen arteko elkarrekintza da, elektrizitate magnetikoaren indarren emaitza da.
Irudia 1 erakusten du energia-banden adierazpen tipiko bat. Hemen energia-banda 1 isolatu den atomu baten E1 energia mailarekin antolatua izan daiteke eta energia-banda 2 E2 mailarekin, eta hala gerora.

Honek esan nahi du interakzioan dauden atomuen nuklearra gertuen dauden elektronak osatzen dutela energia-banda 1-a, eta kanpo-orbituetako elektronak osatzen dutela energia-banda altuagoak.

Errealitatean, energia-banda bakoitzak oso gertu dauden asko dauden energia-mailak ditu.

Irudiaren arabera, energia-banda batean agertzen diren energia-mailen kopurua handitzen da energia-banda kontsideratua handitu ahala, hots, hirugarren energia-banda bigarrena baino zabaltuagoa da, eta bigarrena berriz berehala lehenengoa baino zabaltuagoa da. Gero, energia-banda bakoitzaren arteko espazioa debekatutako banda edo banda-zabaldea deitzen da (Irudia 1). Garrantzitsuena, kristalen barruko elektron guztiak energia-banda batean egon behar dute. Honek esan nahi du elektronak ezin direla energia-banda zabaldean aurkitzea.

Energia-banden Mota

Kristalen energia-banda mota desberdinak izan daitezke. Batzuk oso hutsik egon daitezke, beraz, energia-banda huts bezala deitzen zaie, eta beste batzuk oso beteta egon daitezke, beraz, energia-banda betea bezala deitzen zaie. Arruntasunean, energia-banda beteak dira energiaren maila txikiagoak, atomuaren nuklearreko ondoan kokatuta dauden, eta elektron askea ez dutenak, hots, ezin dituzte konduzioa egin. Beste energia-banda batzuk ere existitzen dira, huts eta beteak osatzen dituztenak, energia-banda nahastu bezala deitzen zaizkie.
Hala ere, elektronikan garrantzi handia duen bi energia-banda daude. Hauek dira

Valentzia Banda

Energia-banda honek valentzia elektronak ditu (atomu baten kanpo-orbituaren elektronak) eta oso beteta edo parte bat beteta egon daiteke. Hirugarren tenperaturatan, hau da elektron dituen goieneko energia-banda.

Konduzio Banda

Oso beteta ez dauden elektronen energia-banda goienea konduzio banda deitzen da. Energia-banda honek elektron aske ditu, atomuaren nuklearreko indarrari erreparatuta.
Arruntasunean, valentzia banda da energia txikiagoa duen banda konduzio bandaren alderantziz, eta horregatik energia-banda diagraman konduzio banda azpian dago (Irudia 2). Valentzia bandako elektronak harrituta (esaterako, termikoki) konduzio banda batera joango dira.

Energia-banden Garrantzia

Konduzioa materialen barruan aske dauden elektronak ekarri dute. Energia-banda teoriaren arabera, “konduzio banda batean dauden elektronak bakarrik konduzio mekanismoan parte hartzen dute”. Horregatik, materialak energia-banda diagramaren arabera kategoriak ezartzen ditugu.
Adibidez, energia-banda diagramak valentzia banda eta konduzio banda artean nabarmena bat ikusita (Irudia 3a), materialak elektron aske ugari ditu, beraz, elektrizitateko ondoa da, metal bat da.

Bestalde, baldin eta energia-banda diagramak valentzia banda eta konduzio banda artean zabalera handia badu (Irudia 3b), materialari energia handia eman behar izango da konduzio banda bete izateko. Alderdi batean, hau zaila edo praktikan ezinezkoa izan daiteke. Honek esan nahi du konduzio banda elektron gabe geratuko dela, beraz, materialak ezin izango du konduzioa egin. Material horiek insuladore izango dira.
Orain, suposatuz material bat dugu, non valentzia banda eta konduzio banda artean banantza txiki bat dagoen (Irudia 3c). Kasu horretan, valentzia bandako elektronak konduzio banda batera joateko energia gutxi bat eman beharko litzateke. Honek esan nahi du material horiek arrunta insuladore izan, baina kanporatuta konduzioa egin dezakete. Beraz, material horiek semikonduzore izango dira.

Esaldi hau: Jaso originala, artikulu onak partekatzeko, eskubideen urratsean kontaktatu ezabatzeko.