De moleculen rangschikking in vaste stoffen, vloeistoffen , en gassen zijn niet hetzelfde. In vaste stoffen zijn ze dicht bij elkaar gerangschikt, zodat de elektronen in de molecuulatomen naar de naburige atomenbaan bewegen. In gassen is de molecuulrangschikking niet dichtbij, terwijl deze in vloeistoffen matig is. Daarom wordt de elektronenbaan gedeeltelijk bedekt wanneer de atomen elkaar naderen. Door de combinatie van atomen in vaste stoffen, als alternatief voor enkelvoudige energieniveaus, worden de niveaus van energiebanden gevormd. De reeks energieniveaus zit dicht opeengepakt, wat bekend staat als een energieband.
Wat is een energieband?
De definitie van de energieband is het aantal atomen binnenin een kristallen steen kunnen dichter bij elkaar zijn en een aantal elektronen zullen met elkaar in wisselwerking staan. De energieniveaus van elektronen in hun schaal kunnen worden veroorzaakt door de veranderingen in hun energieniveaus. Het belangrijkste kenmerk van de energie band is dat de energietoestanden van elektronica van het elektron stabiel zijn in verschillende bereiken. Dus het energieniveau van een atoom zal veranderen in geleidingsbanden en valentiebanden.
Energiebandtheorie
Volgens de theorie van Bohr bevat elke schil van een atoom een afzonderlijke hoeveelheid energie op verschillende niveaus. Deze theorie geeft voornamelijk details over de communicatie van elektronen tussen de binnenschaal en buitenschaal. Volgens de theorie van de energieband worden de energiebanden ingedeeld in drie typen, waaronder de volgende.
energie-band-theorie
- Valentieband
- Verboden energiekloof
- Geleidingsband
Valance Band
De stroom van elektronen in de atomen in vaste energieniveaus, maar de energie van het elektron in de binnenschil is superieur aan de buitenste schil van elektronen. De elektronen die aanwezig zijn in de buitenste schil worden genoemd als valance-elektronen.
Deze elektronen bevatten een reeks energieniveaus die een energieband vormen die valentieband wordt genoemd. Deze band omvat de maximaal ingenomen energie.
Geleidingsband
De valentie-elektronen zijn bij kamertemperatuur losjes in de richting van de kern bevestigd. Sommige elektronen van valentie-elektronen zullen de band vrijelijk verlaten. Dit worden dus vrije elektronen genoemd omdat ze naar de naburige atomen stromen.
Deze vrije elektronen geleiden de stroom binnen een geleider die bekend staat als geleidingselektronen. De band die elektronen bevat, wordt de geleidingsband genoemd en de bezette energie hiervan zal minder zijn.
Verboden kloof
De verboden opening is de opening tussen de geleidingsband en de valentieband. Deze band is verboden zonder energie. Daarom is er geen elektronenstroom in deze band. De stroom van elektronen van de valentie naar geleiding zal door deze opening gaan.
Is deze kloof groter, dan zijn de elektronen in de valentieband sterk gebonden aan de kern. Op dit moment is, om de elektronen uit deze band te verdrijven, een beetje kracht van buitenaf nodig, wat overeenkomt met de verboden energiekloof. In het volgende diagram worden de twee banden en een verboden opening hieronder geïllustreerd. Gebaseerd op de grootte van de opening, de halfgeleiders worden geleiders en isolatoren gevormd.
Soorten energiebanden
De energiebanden zijn namelijk onderverdeeld in drie typen
- Isolatoren
- Halfgeleiders
- Geleiders
Isolatoren
De beste voorbeelden van een isolator zijn hout en glas. Deze isolatoren laten het niet toe stroom van elektriciteit om er doorheen te stromen. De isolatoren hebben een extreem lage geleidbaarheid en een hoge soortelijke weerstand. In de isolator is de energiekloof extreem hoog, namelijk 7 eV. Het materiaal kan niet presteren vanwege de elektronen die van de banden stromen, zoals valentie naar de geleiding is niet haalbaar.
energie-band-in-isolatoren
De belangrijkste kenmerken van isolatoren zijn voornamelijk de energiekloof zoals verboden is extreem groot. Voor sommige soorten isolatoren, wanneer de temperatuur stijgt, kunnen ze enige transmissie illustreren.
Halfgeleiders
De beste voorbeelden van halfgeleiders zijn silicium (Si) en germanium (Ge), de meest gebruikte materialen. De elektrische eigenschappen van deze materialen liggen tussen halfgeleiders en isolatoren. De volgende afbeeldingen tonen het energiebanddiagram van de halfgeleider overal waar de geleidingsband leeg kan zijn en de valentieband volledig is gevuld, maar de verboden kloof tussen deze banden is minimaal, namelijk 1eV. De verboden opening van Ge is 0,72 eV en Si is 1,1 eV. Daarom heeft halfgeleider weinig geleidbaarheid nodig.
energie-band-in-halfgeleiders
De belangrijkste kenmerken van halfgeleiders omvatten voornamelijk de energiekloof zoals verboden is extreem klein. Wanneer de temperatuur van de halfgeleider stijgt, zal de geleidbaarheid afnemen.
Geleiders
De geleider is een soort materiaal waarbij de verboden energiekloof verdwijnt zoals de valentieband en de geleidingsband verandert in extreem dichtbij dat ze gedeeltelijk bedekken. De beste voorbeelden van geleiders zijn goud, aluminium, koper en goud. De beschikbaarheid van vrije elektronen bij kamertemperatuur is enorm. Het energiebanddiagram van de geleider wordt hieronder weergegeven.
energie-band-in-geleiders
De belangrijkste kenmerken van geleiders zijn voornamelijk de energiekloof zoals verboden zal niet bestaan. De energiebanden zoals volant en geleiding zullen elkaar overlappen. De beschikbaarheid van vrije elektronen voor geleiding is ruim voldoende. De geleiding zal toenemen zodra het kleine aantal spanningen toeneemt.
Dit gaat dus allemaal over een overzicht van de energieband Uit de bovenstaande informatie kunnen we tot slot concluderen dat de rangschikking van het molecuul in de stoffen zoals vaste stoffen, vloeistoffen en gassen ongelijk is. In gassen zijn de moleculen niet dichtbij, in vaste stoffen zijn de moleculen zeer dicht bij elkaar gerangschikt en in vloeistoffen zijn de moleculen matig gerangschikt. Dus de elektronen in de atomen van het molecuul hebben de neiging om in de orbitalen op aangrenzende atomen te stromen. Daarom wordt de elektronenbaan gedeeltelijk bedekt terwijl de atomen gezamenlijk naderen. Door het mengen van atomen in vaste stoffen, als vervanging van alleen energieniveaus, zullen de energiebanden worden gevormd. Deze zijn dicht opeengepakt en het wordt energiebanden genoemd. Hier is een vraag voor jou, energieband in vaste stoffen?
