Teoria de bandes

Archiu:Semiconductor band structure (lots of bands 2).svg

Representació esquemàtica de les bandes d'energia en un sòlit.

En física d'estat sòlit, teoria segons la qual es descriu l'estructura electrònica d'un material com una estructura de bandes electròniques, o simplement estructura de bandes d'energia. La teoria es basa en el fet de que en una molècula els orbitales d'un àtom es solapan produint un número discret d'orbitales moleculars.

Configuració de les bandes d'energia

Quan s'unix un gran número d'àtoms, com en les estructures sòlides, el número de orbitales de valència (els nivells d'energia més alts) és tan gran i la diferència d'energia entre cada u d'ells tan chicoteta que es pot considerar com si els nivells d'energia conjunta formaren bandes contínues en lloc de, nivells d'energia com ocorre en els àtoms aïllats. No obstant, degut a que alguns intervals d'energia no contenen orbitales, independent del número d'àtoms agregats, es creen certes breches energètiques entre les diferents bandes.

Bandes d'energia

• La banda de valència (BV): està ocupada pels electrons de valència dels àtoms, és dir, aquells electrons que es troben en l'última capa o nivell energètic dels àtoms. Els electrons de valència són els que formen els enllaços entre els àtoms, pero no intervenen en la conducció elèctrica.
• La banda de conducció (BC): està ocupada pels electrons lliures, és dir, aquells que s'han deslligat dels seus àtoms i poden moure's fàcilment. Estos electrons són els responsables de conduir la corrent elèctrica.

En conseqüència, per a que un material siga bon conductor de la corrent elèctrica deu haver poca o cap separació entre la BC i la BV (que poden aplegar a solaparse), de manera que els electrons puguen botar entre les bandes. Quan la separació entre bandes siga major, el material es comportarà com un aïllant. En ocasions, la separació entre bandes permet el bot entre les mateixes de solament alguns electrons. En estos casos, el material es comportarà com un semiconductor. Per a que el bot d'electrons entre bandes en este cas es produïxca deuen donar-se alguna o vàries de les següents situacions: que el material es trobe a altes pressions, a una temperatura elevada o se li afigguen impurees (que aporten més electrons).

Entre la banda de valència i la de conducció existix una zona denominada banda prohibida o gap, que separa abdós bandes i en la qual no poden trobar-se els electrons.