Wat is een geleidingsband?
Gebruikt in de kwantummechanica, verwijst de term geleidingsband naar een gebied van gecombineerde orbitalen of een band, voor elektronen in een molecuul. In tegenstelling tot de valentieband bevat de geleidingsband zelden elektronen. In geëxciteerde toestanden zullen elektronen tijdelijk naar de geleidingsband gaan voordat ze hun energie vrijgeven en terugvallen in lagere elektronenorbitalen. Inzicht in het gedrag van elektronen met betrekking tot deze band is nuttig bij het begrijpen van de manier waarop verschillende stoffen zich gedragen. In de kwantummechanica wordt het concept van de geleidingsband behandeld in de bandtheorie.
Atomen zijn gerangschikt met protonen - positief geladen deeltjes - en neutronen - neutrale deeltjes - geclusterd in het midden. Elektronen - Tiny negatief geladen moleculen - draaien een baan om de centrale cluster, vergelijkbaar met de manier waarop de planeten in het zonnestelsel om de zon draaien. Net als de planeten hebben elektronen banen ingesteld. In tegenstelling tot de planeten kunnen elektronen echter naar een andere bol gaanhet als ze voldoende energie krijgen.
Over het algemeen worden elektronen gevonden in de lagere orbitalen van een atoom. Elektronen vullen altijd eerst het laagste orbitaal, alleen naar de volgende gaan wanneer de eerste wordt gevuld. Deze natuurlijke plaatsing wordt de grondtoestand van het atoom genoemd.
Valence -elektronen van één atoom, of die meestal gevonden in de buitenste band van de grondstaat orbitalen, kunnen worden gedeeld met andere atomen. In covalente bindingen delen valentie -elektronen van meerdere atomen hun orbitalen. De originele orbitalen van de valentie -elektronen vervagen samen, waardoor een valentieband in het molecuul ontstaat.
Wanneer elektronen energie krijgen of een opgewonden toestand bereiken, kunnen ze naar hogere orbitalen gaan, gevonden in de geleidingsband. Elektronen moeten voldoende energie hebben om over een niet-elektronengebied of bandspleet te springen om de geleidingsband te bereiken. Omdat elektronen uiteindelijk liever in de grondstaat zijn, eenmaal ikn de geleidingsband, ze geven energie uit in de vorm van lichte fotonen en vallen terug naar hun valentieband orbitalen. De totale tijd dat een elektron zich in de geleidingsband bevindt, is minder dan een seconde.
Het vermogen van elektronen om de geleidingsband te bereiken, bepaalt de elektrische geleidbaarheid van een object. Verschillende stoffen hebben verschillende bandafgaten, dus sommige stoffen vereisen minder energie om elektronen tussen orbitalen te verplaatsen. Geleiders hebben bijvoorbeeld een gat met kleine band, dus elektronen hebben niet veel energie nodig om deze minimale opening te springen en de geleidingsband te bereiken. Dit is de reden waarom geleiders ideaal zijn voor het uitvoeren van elektriciteit. Omgekeerd hebben isolatoren een zeer grote bandspleet, dus ze hebben aanzienlijk meer energie nodig voor elektronen om de sprong te maken en dus geen elektriciteit goed te leiden.