伝導帯とは何ですか？

量子力学で使用される

伝導帯という用語は、分子内の電子を組み合わせた軌道の領域または帯域を指します。原子価帯とは異なり、伝導帯にはめったに電子が含まれません。励起された状態では、電子はエネルギーを放出し、電子軌道の低下に戻る前に、一時的に伝導帯に移動します。このバンドに関して電子の挙動を理解することは、さまざまな物質の振る舞いを理解するのに役立ちます。量子力学では、伝導帯の概念がバンド理論で扱われています。

原子は、陽子 - 積極的に帯電した粒子、および中性粒子 - 中央に集まっている陽子で配置されます。電子 - 小さな負に帯電した分子 - は、太陽系の惑星が太陽を周回する方法と同様に、中央クラスターを周回します。惑星のように、電子には軌道が設定されています。ただし、惑星とは異なり、電子は別のオーブに移動できます彼らが十分なエネルギーを獲得した場合。

一般に、電子は原子の下軌道にあります。電子は常に最初に最も低い軌道を満たし、最初の軌道が満たされたときにのみ次の軌道に移動します。この自然な配置は、原子の基底状態と呼ばれます。

1つの原子の原子価、または基底状態の軌道の最も外側の帯域で通常見られるものは、他の原子と共有できます。共有結合では、複数の原子の原子価電子が軌道を共有しています。原子価電子の元の軌道が一緒にぼやけて、分子に価数帯域を作成します。

電子がエネルギーを獲得したり、励起状態に達したりすると、伝導帯にあるより高い軌道に移動できます。電子は、伝導帯に到達するために、非電子領域またはバンドギャップを飛び越えるのに十分なエネルギーを持っている必要があります。電子は最終的に基底状態にあることを好むので、一度私はn伝導帯では、彼らは光光子の形でエネルギーを放出し、価電子バンド軌道に戻ります。電子が伝導帯にある合計時間は1秒未満です。

伝導帯に到達する電子の能力は、オブジェクトの電気伝導率を決定します。物質が異なると、バンドギャップサイズが異なるため、一部の物質は軌道間で電子を動かすために必要なエネルギーが少なくなります。たとえば、導体には小さなバンドギャップがあるため、電子はこの最小ギャップをジャンプして伝導帯に到達するために多くのエネルギーを必要としません。これが、導体が電気を伝導するのに理想的な理由です。逆に、絶縁体は非常に大きなバンドギャップを持っているため、電子がジャンプを行うためには大幅に多くのエネルギーが必要であるため、電気をうまく伝達しません。