Faixa de condução

Figura 1. Um diagrama mostrando as bandas de valência e de condução de isoladores, metais e semicondutores. O nível Fermi é o nome dado ao orbital de elétrons de maior energia ocupado no zero absoluto.

A banda de condução é a banda de orbitais de electrões para a qual os electrões podem saltar da banda de valência quando excitados. Quando os elétrons estão nestas orbitais, eles têm energia suficiente para se moverem livremente no material. Este movimento dos elétrons cria uma corrente elétrica. A banda de valência é simplesmente o orbital externo dos elétrons de um átomo de qualquer material específico que os elétrons realmente ocupam. A diferença de energia entre o estado energético mais alto ocupado da banda de valência e o mais baixo estado desocupado da banda de condução é chamada de intervalo da banda e é indicativa da condutividade elétrica de um material. Um grande intervalo de banda significa que é necessária muita energia para excitar os electrões de valência para a banda de condução. Por outro lado, quando a banda de valência e a banda de condução se sobrepõem como nos metais, os electrões podem saltar rapidamente entre as duas bandas (ver Figura 1), o que significa que o material é altamente condutivo.

Os isoladores são caracterizados por uma grande folga na banda, pelo que é necessária uma quantidade de energia proibitivamente grande para mover os electrões para a banda de condução para formar uma corrente. Os condutores têm uma sobreposição entre as bandas de condução e de valência, pelo que os elétrons de valência em tais condutores são essencialmente livres. Os semicondutores, por outro lado, têm uma pequena folga na banda que permite que uma fração significativa dos elétrons de valência do material se mova para a banda condutora, dada uma certa quantidade de energia. Esta propriedade dá-lhes uma condutividade entre condutores e isoladores, o que faz parte da razão pela qual são ideais para circuitos eléctricos, uma vez que não provocarão um curto-circuito como um condutor. Este intervalo de banda também permite aos semicondutores converter a luz em electricidade em células fotovoltaicas e emitir luz como LEDs quando são feitos em certos tipos de díodos. Ambos os processos dependem da energia absorvida ou libertada pelos electrões que se movem entre as bandas de condução e de valência.

Para Leitura Adicional

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