1. Isolerade atomer:
* I en isolerad atom upptar elektroner specifika energinivåer, representerade av diskreta energinivåer. Dessa nivåer är kvantiserade, vilket innebär att elektroner endast kan existera vid dessa specifika energevärden.
* Varje energinivå motsvarar en specifik atomisk orbital, som S, P, D och F -orbitaler.
2. Samla atomer:
* När atomer föras närmare för att bilda ett fast ämne börjar deras elektronmoln interagera (överlappning) med varandra.
* Denna interaktion får de diskreta energinivåerna för enskilda atomer att delas upp i en serie nära åtskilda energinivåer.
3. Bildning av energiband:
* Uppdelningen av energinivåer blir mer betydande när avståndet mellan atomerna minskar.
* De nära åtskilda energinivåerna bildar ett kontinuerligt band med tillåtna energinivåer som kallas ett energiband .
* Antalet energinivåer inom ett band är lika med antalet atomer i det fasta ämnet.
4. Typer av energiband:
* Valence Band: Detta band är bildat från atomernas yttersta ockuperade energinivåer. Den är vanligtvis fylld med elektroner vid låga temperaturer.
* ledningsband: Detta band är bildat från de högre energinivåerna, som ursprungligen är tomma vid låga temperaturer. Elektroner i ledningsbandet kan röra sig fritt och bidra till elektrisk konduktivitet.
* Forbidden Band (Band Gap): Detta är området för energi mellan valens och ledningsband där inga elektronstillstånd är tillåtna. Dess bredd avgör om materialet är en ledare, isolator eller halvledare.
5. Fyllning av energiband:
* Fyllningen av energiband beror på antalet valenselektroner i atomerna och storleken på bandgapet.
* Konduktörer har ett mycket litet eller noll bandgap, vilket gör att elektroner enkelt kan hoppa från valensen till ledningsbandet.
* Isolatorer har ett stort bandgap, vilket gör det svårt för elektroner att flytta till ledningsbandet.
* Halvledare har ett måttligt bandgap, vilket gör att vissa elektroner kan flytta till ledningsbandet under vissa förhållanden (temperatur, doping).
Sammanfattningsvis:
Interaktionen mellan atomorbitaler när atomer samlas för att bilda en solid leder till uppdelning av diskreta energinivåer i kontinuerliga energiband. Bildningen av energiband är grundläggande för att förstå den elektriska konduktiviteten och andra egenskaper hos fasta ämnen.
