Banda de conducție

Figura 1. O diagramă care prezintă benzile de valență și de conducție ale izolatorilor, metalelor și semiconductorilor. Nivelul Fermi este denumirea dată orbitalului electronic ocupat cu cea mai mare energie la zero absolut.

Banda de conducție este banda de orbitali electronici în care electronii pot sări din banda de valență atunci când sunt excitați. Atunci când electronii se află în acești orbitali, ei au suficientă energie pentru a se deplasa liber în material. Această mișcare a electronilor creează un curent electric. Banda de valență este pur și simplu orbitalul electronic cel mai exterior al unui atom dintr-un anumit material pe care electronii îl ocupă efectiv. Diferența de energie dintre cea mai înaltă stare de energie ocupată a benzii de valență și cea mai joasă stare neocupată a benzii de conducție se numește banda interzisă și este un indicator al conductivității electrice a unui material. O bandă interzisă mare înseamnă că este nevoie de o cantitate mare de energie pentru a excita electronii de valență în banda de conducție. În schimb, atunci când banda de valență și banda de conducție se suprapun, așa cum se întâmplă în cazul metalelor, electronii pot sări cu ușurință între cele două benzi (a se vedea figura 1), ceea ce înseamnă că materialul este foarte conductiv.

Insulatorii sunt caracterizați de o bandă interzisă mare, astfel încât este necesară o cantitate prohibitivă de energie pentru a muta electronii în banda de conducție pentru a forma un curent. Conductorii au o suprapunere între benzile de conducție și de valență, astfel încât electronii de valență în astfel de conductori sunt în esență liberi. Semiconductorii, pe de altă parte, au o bandă interzisă mică care permite ca o fracțiune semnificativă a electronilor de valență din material să se deplaseze în banda de conducție, având în vedere o anumită cantitate de energie. Această proprietate le conferă o conductivitate între conductori și izolatori, ceea ce reprezintă o parte din motivul pentru care sunt ideali pentru circuitele electrice, deoarece nu vor provoca un scurtcircuit ca un conductor. Această bandă interzisă permite, de asemenea, semiconductorilor să convertească lumina în electricitate în celulele fotovoltaice și să emită lumină sub formă de LED-uri atunci când sunt transformate în anumite tipuri de diode. Ambele procese se bazează pe energia absorbită sau eliberată de electronii care se deplasează între benzile de conducție și de valență.

Pentru lecturi suplimentare

Pentru mai multe informații vă rugăm să consultați paginile conexe de mai jos:

• Semiconductor
• Metal
• Celulă fotovoltaică
• Adaptor de curent alternativ la curent continuu
• Sau explorați o pagină aleatorie!