1. Atomi isolati:
* In un atomo isolato, gli elettroni occupano livelli di energia specifici, rappresentati da livelli di energia discreti. Questi livelli sono quantizzati, il che significa che gli elettroni possono esistere solo a questi valori energetici specifici.
* Ogni livello di energia corrisponde a un orbitale atomico specifico, come S, P, D e F orbitali.
2. Unendo gli atomi:
* Poiché gli atomi vengono avvicinati per formare un solido, le loro nuvole di elettroni iniziano a interagire (sovrapposizioni) tra loro.
* Questa interazione fa sì che i livelli di energia discreti dei singoli atomi si dividessero in una serie di livelli di energia ravvicinati.
3. Formazione di bande di energia:
* La divisione dei livelli di energia diventa più significativa man mano che la distanza tra gli atomi diminuisce.
* I livelli di energia attentamente distanziati formano una banda continua di livelli di energia consentiti chiamati banda di energia .
* Il numero di livelli di energia all'interno di una banda è uguale al numero di atomi nel solido.
4. Tipi di bande di energia:
* Banda di valenza: Questa banda è formata dai livelli di energia occupati più esterni degli atomi. È generalmente riempito con elettroni a basse temperature.
* Banda di conduzione: Questa banda è formata dai livelli di energia più elevati, che inizialmente sono vuoti a basse temperature. Gli elettroni nella banda di conduzione possono muoversi liberamente e contribuire alla conducibilità elettrica.
* Band proibita (gap di banda): Questa è la regione di energia tra le bande di valenza e di conduzione in cui non sono ammessi stati di elettroni. La sua larghezza determina se il materiale è un conduttore, un isolante o un semiconduttore.
5. Riempimento di bande di energia:
* Il riempimento di bande di energia dipende dal numero di elettroni di valenza negli atomi e dalle dimensioni del gap di banda.
* I conduttori hanno uno spazio di banda molto piccolo o zero, che consente agli elettroni di saltare facilmente dalla valenza alla banda di conduzione.
* Gli isolanti hanno un grande divario di banda, rendendo difficile per gli elettroni passare alla banda di conduzione.
* I semiconduttori hanno un gap di banda moderato, consentendo ad alcuni elettroni di spostarsi nella banda di conduzione in determinate condizioni (temperatura, doping).
In sintesi:
L'interazione degli orbitali atomici quando gli atomi si riuniscono per formare un solido porta alla divisione di livelli di energia discreti in bande di energia continue. La formazione di bande energetiche è fondamentale per comprendere la conducibilità elettrica e altre proprietà dei solidi.
