Η διάταξη μορίων σε στερεά, υγρά και τα αέρια δεν είναι τα ίδια. Στα στερεά, είναι διατεταγμένα στενά έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια εντός των ατόμων μορίων να μετακινούνται στα γειτονικά άτομα σε τροχιά. Στα αέρια, η διάταξη μορίων δεν είναι κοντά, ενώ, στα υγρά, είναι μέτρια. Επομένως, η τροχιά του ηλεκτρονίου καλύπτει εν μέρει όταν τα άτομα πλησιάζουν αμοιβαία. Λόγω του συνδυασμού ατόμων εντός στερεών, ως εναλλακτική λύση των επιπέδων ενέργειας, σχηματίζονται τα επίπεδα ενεργειακών ζωνών. Το σύνολο των επιπέδων ενέργειας συσκευάζεται στενά, το οποίο είναι γνωστό ως ενεργειακή ζώνη.
Τι είναι το Energy Band;
Ο ορισμός της ενεργειακής ζώνης είναι, ο αριθμός των ατόμων εντός μια κρυστάλλινη πέτρα μπορεί να είναι πιο κοντά ο ένας στον άλλο, καθώς και ορισμένα ηλεκτρόνια θα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων εντός του κελύφους τους μπορεί να προκληθούν λόγω των αλλαγών στα επίπεδα ενέργειας. Το κύριο χαρακτηριστικό του η ενέργεια Η ζώνη είναι ότι οι ενεργειακές καταστάσεις των ηλεκτρονίων των ηλεκτρονίων είναι σταθερές σε διαφορετικά εύρη. Έτσι, το επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου θα αλλάξει στις ζώνες αγωγιμότητας και στις ζώνες σθένους.
Θεωρία ενεργειακής ζώνης
Σύμφωνα με τη θεωρία του Bohr, κάθε κέλυφος από ένα άτομο περιλαμβάνει μια ξεχωριστή ποσότητα ενέργειας σε ανόμοια επίπεδα. Αυτή η θεωρία δίνει κυρίως λεπτομέρειες για το επικοινωνία ηλεκτρονίων ανάμεσα στο εσωτερικό κέλυφος και το εξωτερικό κέλυφος. Σύμφωνα με τη θεωρία της ενεργειακής ζώνης, οι ενεργειακές ζώνες ταξινομούνται σε τρεις τύπους που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
θεωρία ενεργειακής ζώνης
- Ζώνη Valence
- Απαγορευμένο ενεργειακό κενό
- Ζώνη αγωγιμότητας
Valance Band
Η ροή των ηλεκτρονίων εντός των ατόμων σε σταθερά επίπεδα ενέργειας, ωστόσο η ενέργεια του ηλεκτρονίου στο εσωτερικό κέλυφος είναι ανώτερη από το εξωτερικό κέλυφος των ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο εξωτερικό περίβλημα ονομάζονται ως ηλεκτρικά ηλεκτρόνια.
Αυτά τα ηλεκτρόνια περιλαμβάνουν μια ακολουθία ενεργειακών επιπέδων που σχηματίζουν μια ενεργειακή ζώνη που ονομάζεται ζώνη σθένους. Αυτή η ζώνη περιλαμβάνει τη μέγιστη καταλαμβανόμενη ενέργεια.
Ζώνη αγωγιμότητας
Τα ηλεκτρόνια σθένους συνδέονται χαλαρά προς τον πυρήνα σε θερμοκρασία δωματίου. Μερικά από τα ηλεκτρόνια από ηλεκτρόνια σθένους θα αφήσουν τη ζώνη ελεύθερα. Έτσι ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια επειδή ρέουν προς τα γειτονικά άτομα.
Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα διεξάγουν τη ροή ρεύματος μέσα σε έναν αγωγό που είναι γνωστός ως ηλεκτρόνια αγωγιμότητας. Η ζώνη που περιλαμβάνει ηλεκτρόνια ονομάζεται ζώνη αγωγιμότητας και η καταλαμβανόμενη ενέργεια αυτού θα είναι μικρότερη.
Απαγορευμένο κενό
Το απαγορευμένο κενό είναι το κενό μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους. Αυτή η μπάντα απαγορεύεται χωρίς ενέργεια. Επομένως δεν υπάρχει ροή ηλεκτρονίων σε αυτή τη ζώνη. Η ροή ηλεκτρονίων από το σθένος προς την αγωγή θα περάσει από αυτό το κενό.
Εάν αυτό το κενό είναι μεγαλύτερο, τότε τα ηλεκτρόνια στη ζώνη σθένους συνδέονται έντονα προς τον πυρήνα. Προς το παρόν, προκειμένου να απομακρυνθούν τα ηλεκτρόνια από αυτήν τη ζώνη, απαιτείται μια μικρή εξωτερική δύναμη, η οποία ισοδυναμεί με το απαγορευμένο ενεργειακό κενό. Στο παρακάτω διάγραμμα, οι δύο ζώνες, καθώς και ένα απαγορευμένο κενό παρουσιάζονται παρακάτω. Με βάση το μέγεθος του κενού, το ημιαγωγοί σχηματίζονται αγωγοί και μονωτές.
Τύποι ενεργειακών ζωνών
Οι ενεργειακές ζώνες ταξινομούνται σε τρεις τύπους, συγκεκριμένα
- Μονωτές
- Ημιαγωγοί
- Αγωγοί
Μονωτές
Τα καλύτερα παραδείγματα ενός μονωτή είναι το ξύλο και το γυαλί. Αυτοί οι μονωτές δεν επιτρέπουν το ροή ηλεκτρικής ενέργειας να περάσουν από αυτά. Οι μονωτές έχουν εξαιρετικά χαμηλή αγωγιμότητα και υψηλή αντίσταση. Στον μονωτή, το ενεργειακό κενό είναι εξαιρετικά υψηλό, δηλαδή 7eV. Το υλικό δεν μπορεί να αποδώσει λόγω της ροής των ηλεκτρονίων από τις ζώνες όπως το σθένος προς την αγωγιμότητα είναι ανέφικτο.
μονωτές ενεργειακής ζώνης
Τα κύρια χαρακτηριστικά των μονωτών περιλαμβάνουν κυρίως το ενεργειακό κενό όπως το απαγορευμένο είναι εξαιρετικά μεγάλο. Για ορισμένους τύπους μονωτών, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, ενδέχεται να απεικονίζουν κάποια μετάδοση.
Ημιαγωγοί
Τα καλύτερα παραδείγματα ημιαγωγών είναι το Silicon (Si) & Germanium (Ge) που είναι τα πιο χρησιμοποιημένα υλικά. Οι ηλεκτρικές ιδιότητες αυτών των υλικών βρίσκονται τόσο στους ημιαγωγούς όσο και στους μονωτές. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν το διάγραμμα ενεργειακής ζώνης του ημιαγωγού οπουδήποτε μπορεί να είναι κενή η ζώνη αγωγιμότητας και η ζώνη σθένους είναι πλήρως γεμάτη, ωστόσο το απαγορευμένο κενό μεταξύ αυτών των ζωνών είναι λεπτό που είναι 1eV Το απαγορευμένο κενό του Ge είναι 0,72eV και το Si είναι 1,1eV. Επομένως, ο ημιαγωγός χρειάζεται λίγη αγωγιμότητα.
ενεργειακή ζώνη σε ημιαγωγούς
Τα κύρια χαρακτηριστικά των ημιαγωγών περιλαμβάνουν κυρίως το ενεργειακό κενό όπως το απαγορευμένο είναι εξαιρετικά μικρό. Όταν η θερμοκρασία του ημιαγωγού αυξάνεται, η αγωγιμότητα θα μειωθεί.
Αγωγοί
Ο αγωγός είναι ένας τύπος υλικού όπου το απαγορευμένο ενεργειακό διάκενο εξαφανίζεται όπως η ζώνη σθένους καθώς και η ταινία αγωγιμότητας μετατρέπονται σε πολύ κοντά που καλύπτουν εν μέρει. Τα καλύτερα παραδείγματα αγωγών είναι ο χρυσός, το αλουμίνιο, ο χαλκός και ο χρυσός. Η διαθεσιμότητα των δωρεάν ηλεκτρονίων σε θερμοκρασία δωματίου είναι τεράστια. Το διάγραμμα ενεργειακής ζώνης του αγωγού φαίνεται παρακάτω.
αγωγοί ενεργειακής ζώνης
Τα κύρια χαρακτηριστικά των αγωγών περιλαμβάνουν κυρίως το ενεργειακό κενό όπως απαγορευμένο δεν θα υπάρχει. Οι ενεργειακές ζώνες όπως το valance καθώς και η αγωγιμότητα θα επικαλύπτονται. Η διαθεσιμότητα δωρεάν ηλεκτρονίων για αγωγιμότητα είναι άφθονη. Η αγωγιμότητα θα αυξηθεί μόλις αυξηθεί ο μικρός αριθμός τάσης.
Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του η ενεργειακή ζώνη . Από τις παραπάνω πληροφορίες τελικά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η διάταξη του μορίου στις ουσίες όπως στερεά, υγρά και αέρια είναι διαφορετική. Στα αέρια, τα μόρια δεν είναι κοντά, στα στερεά τα μόρια διατάσσονται πολύ στενά και σε υγρά, τα μόρια διατάσσονται σε μέτρια. Έτσι τα ηλεκτρόνια εντός των ατόμων του μορίου τείνουν να ρέουν στις τροχιές των γειτονικών ατόμων. Επομένως, η τροχιά του ηλεκτρονίου καλύπτει εν μέρει ενώ τα άτομα πλησιάζουν από κοινού. Λόγω της ανάμιξης ατόμων εντός στερεών, ως υποκατάστατο μόνο των ενεργειακών επιπέδων, οι ενεργειακές ζώνες θα σχηματιστούν. Αυτά συσκευάζονται στενά και ονομάζεται ενεργειακές ζώνες. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ενεργειακή ζώνη σε στερεά;
