気体中の分子の配置はあまり接近していません。つまり、それらは大きく離れていて、ゆるく詰まっています。液体では、分子配列は中程度であり、分子が少し離れていることを意味します。固体になると、分子は非常に密集または構造化されているため、電子 (負の電荷を持つ亜原子粒子) は周囲の原子の軌道に引き寄せられます。その結果、原子が集まると、電子軌道が重なります。単一のエネルギー レベルではなく、エネルギー バンドの生成は、固体状態のオブジェクト内の原子の混合から生じます。エネルギー バンドは、高密度または密集したエネルギー レベルの集まりです。
エネルギーバンドの形成
孤立した原子の電子は、各軌道で一定量のエネルギーを持っています。一方、固体の最も外側の軌道電子のエネルギーレベルは、近くにある原子の影響を受けます。 2 つの孤立した電荷が近くに配置されると、最も外側の軌道にある電子は、最も近い原子核または隣接する原子核からの引力を感知します。
その結果、電子エネルギーは等しくならず、電子エネルギー レベルは、電子の初期エネルギー レベルよりも高い値または低い値に変更されます。対照的に、内側軌道電子のエネルギーは、隣接する原子の存在の影響を受けません。
同じ軌道にある電子は、異なるエネルギー準位を持っています。 「エネルギー バンド」という用語は、これらのさまざまなエネルギー レベルが分類される方法に関連しています。
エネルギーバンドの理論
ボーアの理論によれば、すべての原子の殻は、さまざまなレベルで有限量のエネルギーを持っています。最外殻と最内殻の間の電子の相互作用は、エネルギーバンド理論によって説明されます。エネルギー バンド理論によると、3 つの異なるエネルギー バンドがあります。
<オール>エネルギー帯の分類
価電子帯
価電子は最外殻にある電子です。価電子は、さまざまなエネルギー レベルを持つエネルギー バンドである価電子帯を形成します。価電子帯は最も多くのエネルギーを占めています。
伝導帯
価電子は室温でも原子核との結合が弱いため、そのうちのいくつかは最外軌道から離れて自由電子になります。自由電子は、導体内で電流を伝導する能力があるため、伝導電子と呼ばれます。伝導帯は占有エネルギー準位が最も低く、伝導電子を含みます。
禁じられたエネルギーギャップ
禁止ギャップは、価電子帯と伝導帯の間の領域です。名前が示すように、禁止ギャップにはエネルギーがなく、電子はこのバンドに残りません。禁制エネルギー ギャップが大きい場合、価電子帯の電子は原子核にしっかりと結合するか、しっかりと結合します。制限されたエネルギー ギャップを埋めるために、一定量の外部エネルギーが必要になります。
エネルギーバンドの種類
エネルギー バンドには 3 つの異なるタイプがあります:
<オール>絶縁体
絶縁体とは、電気を通さない物質または材料です。絶縁体の制限されたエネルギー ギャップは、電気が流れないようにするのに十分な大きさです。ゴムと木材は絶縁体の 2 つの例です。
指揮者
伝導体は、価電子帯などの禁止されたエネルギーギャップがなくなり、伝導帯が2つのバンドが部分的に重なる点に近づく物質です。最も一般的な導体は、金、アルミニウム、銅、および金です。室温でアクセスできる自由電子の量は膨大です。
半導体
半導体は、導体から絶縁体までの範囲の導電率を持つ材料または物質です。半導体では、禁制エネルギーギャップが非常に小さく、外部エネルギーが提供された場合にのみ電気を伝送できます。いくつか言及すると、半導体にはゲルマニウムとシリコンが含まれます。
結論
固体、液体、および気体はすべて、異なる分子配列を持っています。それらは、分子原子内の電子が周囲の原子の軌道に移動するように、固体内で緊密に編成されています。気体では分子組織は複雑ですが、液体では控えめです。その結果、原子が互いに近づくと、電子軌道がそれらを部分的に覆います。エネルギー バンドのレベルは、単一のエネルギー レベルではなく、材料内の原子の結合の結果として生成されます。エネルギー バンドは、密集したエネルギー レベルのクラスターです。
