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なぜ電子は伝導バンドを残すのですか?

電子は伝統的な意味で伝導帯を「残しません」。代わりに、それらは遷移です 材料内の異なるエネルギー状態に。これが故障です:

伝導帯: これは、電子が自由に移動して電気伝導率に寄与できるエネルギーバンドです。電子の高速道路のように考えてください。

何が起こるか:

* 熱励起: 電子は熱からエネルギーを獲得します(熱エネルギー)。このエネルギーは、それらを原子価帯(通常は原子に結合している場所)から伝導帯に押し込むことができます。

* 光子吸収: 電子は、光子(光)からエネルギーを吸収できます。光子に十分なエネルギーがある場合、電子を伝導帯に興奮させることができます。

* 電界: 印加された電界は、伝導帯の電子を加速し、より多くのエネルギーを与えることができます。

なぜ彼らが「去らない」のか:

* 量子力学: 材料の電子は、量子化されたエネルギーレベルに存在します。特定のエネルギー状態のみを占有することができます。

* エネルギー遷移: 電子がエネルギーを獲得すると、材料内のより高いエネルギーレベルに移行します。この遷移は、伝導帯域内のより高いエネルギー状態、または完全により高いバンド(たとえば、半導体の伝導帯)にさえあります。

例:

* 半導体: 半導体では、熱励起または光子吸収により、電子は価電子帯から伝導帯に移行できます。これが、半導体が導電性になる方法です。

* 金属: 金属には伝導帯と原子価帯が重複しているため、電子はすでに伝導帯にあり、容易に移動します。

キーポイント: 電子は伝導帯を「離れる」ことはなく、消えます。彼らは、獲得するエネルギーに応じて、バンド内または別のバンドのいずれかで、別のエネルギー状態に単に移行します。

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