Katılarda molekül dizilimi, sıvılar ve gazlar aynı değildir. Katılarda, molekül atomlarının içindeki elektronların komşu atomların yörüngesine hareket etmeleri için yakın düzenlenmiştir. Gazlarda molekül dizilimi yakın değildir, sıvılarda ise orta düzeydedir. Bu nedenle, atomlar karşılıklı olarak yaklaştıklarında elektron yörüngesinin kısmen örtülmesi. Katılar içindeki atomların birleşmesinden dolayı tek enerji seviyelerine alternatif olarak enerji bantlarının seviyeleri oluşur. Enerji bandı olarak bilinen enerji seviyeleri kümesi birbirine çok yakındır.
Enerji Bandı nedir?
Enerji bandı tanımı, içindeki atomların sayısıdır. kristal taş birbirine daha yakın olabilir ve bir dizi elektron birbiriyle etkileşime girecektir. Kabuklarındaki elektronların enerji seviyeleri, enerji seviyelerindeki değişikliklerden kaynaklanabilir. Ana özelliği Enerji bandı, elektronun elektroniğin enerji durumlarının farklı aralıklarda kararlı olmasıdır. Dolayısıyla, bir atomun enerji seviyesi iletim bantlarında ve değerlik bantlarında değişecektir.
Enerji Bandı Teorisi
Bohr teorisine göre, bir atomdaki her kabuk, farklı seviyelerde ayrı bir enerji miktarı içerir. Bu teori esas olarak elektronların iletişimi iç kabuk ve dış kabuk arasında. Enerji bandı teorisine göre, enerji bantları aşağıdakileri içeren üç türe ayrılır.
enerji bandı teorisi
- Değerlik bandı
- Yasak enerji açığı
- İletim bandı
Valance Band
Atomların içindeki elektronların sabit enerji seviyelerinde akışı, ancak iç kabuktaki elektronun enerjisi, elektronların dış kabuğundan üstündür. Dış kabukta bulunan elektronlar değerlik elektronları olarak adlandırılır.
Bu elektronlar, değerlik bandı olarak adlandırılan bir enerji bandı oluşturan bir dizi enerji seviyesi içerir. Bu bant, kullanılan maksimum enerjiyi içerir.
İletim bandı
Valans elektronları, oda sıcaklığında gevşek bir şekilde çekirdeğe bağlanır. Değerlik elektronlarından gelen elektronların bir kısmı bandı serbestçe terk edecektir. Bu yüzden bunlara serbest elektron denir çünkü komşu atomlara doğru akarlar.
Bu serbest elektronlar, iletken elektronlar olarak bilinen bir iletken içindeki akım akışını yönetecektir. Elektronları içeren bant, iletim bandı olarak adlandırılır ve bunun işgal edilen enerjisi daha az olacaktır.
Yasak Boşluk
Yasak boşluk, iletim bandı ile değerlik bandı arasındaki boşluktur. Bu bandın enerjisiz olması yasak. Bu nedenle bu bantta elektron akışı yoktur. Değerlikten iletime elektron akışı bu boşluktan geçecektir.
Bu boşluk daha büyükse, değerlik bandındaki elektronlar çekirdeğe güçlü bir şekilde bağlanır. Şu anda, elektronları bu banttan çıkarmak için, yasaklanmış enerji boşluğuna eşdeğer olan biraz dış kuvvet gereklidir. Aşağıdaki diyagramda, iki bant ve yasak bir boşluk aşağıda gösterilmiştir. Boşluk boyutuna bağlı olarak, yarı iletkenler iletkenler ve izolatörler oluşturulur.
Enerji Bantlarının Türleri
Enerji bantları üç türe ayrılır:
- İzolatörler
- Yarı iletkenler
- İletkenler
İzolatörler
Bir yalıtkanın en iyi örnekleri ahşap ve camdır. Bu izolatörler izin vermez elektrik akışı içlerinden akmak için. İzolatörler son derece düşük iletkenliğe ve yüksek dirence sahiptir. İzolatörde enerji boşluğu son derece yüksektir, yani 7eV'dir. İletime değerlik gibi bantlardan akan elektronlar nedeniyle malzeme çalışamaz.
izolatörlerde enerji bandı
İzolatörlerin temel özellikleri arasında yasak gibi enerji açığı son derece büyüktür. Bazı izolatör türleri için, sıcaklık yükseldiğinde, bazı aktarımları gösterebilirler.
Yarı iletkenler
Yarı iletkenlerin en iyi örnekleri, en çok kullanılan malzemeler olan Silikon (Si) ve Germanyum (Ge) 'dir. Bu malzemelerin elektriksel özellikleri, yarı iletkenler ve yalıtkanlar arasındadır. Aşağıdaki resimler, iletim bandının boş olduğu ve değerlik bandının tamamen dolu olduğu her yerde yarı iletkenin enerji bandı diyagramını göstermektedir, ancak bu bantlar arasındaki yasak boşluk 1eV dakikadır. Ge'nin yasak aralığı 0.72eV ve Si 1.1eV'dir. Bu nedenle, yarı iletken çok az iletkenliğe ihtiyaç duyar.
yarı iletken enerji bandı
Yarı iletkenlerin temel özellikleri arasında, yasak gibi son derece küçük enerji açığı yer alır. Yarı iletkenin sıcaklığı arttığında iletkenlik azalacaktır.
İletkenler
İletken, yasaklanmış enerji aralığının tıpkı değerlik bandı gibi kaybolduğu ve iletim bandının kısmen kaplayacak kadar çok yakın hale geldiği bir malzeme türüdür. En iyi iletken örnekleri Altın, Alüminyum, Bakır ve Altındır. Oda sıcaklığında serbest elektron mevcudiyeti çok fazladır. İletkenin enerji bandı diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
iletkenlerde enerji bandı
İletkenlerin temel özellikleri arasında, yasak gibi bir enerji boşluğu olmayacak. Valans ve iletim gibi enerji bantları üst üste gelecektir. İletim için serbest elektronların mevcudiyeti oldukça fazladır. Az sayıdaki voltaj arttıkça iletim artacaktır.
Bu nedenle, bu tamamen enerji bandı . Son olarak yukarıdaki bilgilerden, molekülün katılar, sıvılar ve gazlar gibi maddelerdeki düzeninin farklı olduğu sonucuna varabiliriz. Gazlarda moleküller birbirine yakın değildir, katılarda moleküller çok yakın ve sıvılarda moleküller orta seviyede düzenlenmiştir. Dolayısıyla molekülün atomlarının içindeki elektronlar, bitişik atomların yörüngelerine akma eğilimindedir. Bu nedenle, atomlar birlikte yaklaşırken elektron yörüngesinin kısmen örtülmesi. Katılar içindeki atomların karışması nedeniyle, yalnızca enerji seviyelerinin yerine enerji bantları oluşacaktır. Bunlar birbirine yakın bir şekilde paketlenmiştir ve buna enerji bantları denir. İşte size bir soru, katılarda enerji bandı?
