Hva er et ledningsband?

Brukt i kvantemekanikk, refererer begrepet ledningsbånd til et område med kombinerte orbitaler, eller et bånd, for elektroner i et molekyl. I motsetning til valensbåndet, inneholder ledningsbåndet sjelden elektroner. I eksiterte tilstander vil elektroner bevege seg inn i ledningsbåndet øyeblikk før de slipper energien og faller tilbake i lavere elektronbaner. Å forstå atferden til elektroner med hensyn til dette båndet er nyttig for å forstå måten forskjellige stoffer oppfører seg på. I kvantemekanikk blir konseptet med ledningsbandet adressert i bandteori.

atomer er anordnet med protoner - positivt ladede partikler - og nøytroner - nøytrale partikler - gruppert i sentrum. Elektroner - bittesmå negativt ladede molekyler - går i bane rundt den sentrale klyngen, på samme måte som planetene i solsystemet går i bane rundt solen. I likhet med planetene har elektroner satt baner. I motsetning til planetene, kan imidlertid elektroner bevege seg inn i en annen orbdet hvis de får nok energi.

Generelt finnes elektroner i de nedre orbitalene til et atom. Elektroner vil alltid fylle den laveste orbitalen først, bare flytte til den neste når den første er fylt. Denne naturlige plasseringen kalles atomets grunntilstand.

valenselektroner til ett atom, eller de som vanligvis finnes i det ytterste båndet av grunntilstandens orbitaler, er i stand til å bli delt med andre atomer. I kovalente bindinger deler valenselektroner av flere atomer sine orbitaler. De originale orbitalene til valenselektronene sløres sammen, og skaper et valensbånd i molekylet.

Når elektroner får energi, eller når en begeistret tilstand, kan de bevege seg til høyere orbitaler, funnet i ledningsbåndet. Elektroner må ha nok energi til å hoppe over et ikke-elektronområde, eller båndgap, for å nå ledningsbåndet. Siden elektroner til slutt foretrekker å være i grunntilstand, en gang jegn Ledningsbåndet, de frigjør energi i form av lysfotoner og faller tilbake til valensbåndet deres orbitaler. Den totale tiden et elektron er i ledningsbåndet er mindre enn ett sekund.

elektroners evne til å nå ledningsbåndet bestemmer den elektriske ledningsevnen til et objekt. Ulike stoffer har forskjellige båndgapstørrelser, så noen stoffer krever mindre energi for å bevege elektroner mellom orbitaler. For eksempel har ledere et lite båndgap, så elektroner krever ikke mye energi for å hoppe dette minimale gapet og nå ledningsbåndet. Dette er grunnen til at ledere er ideelle for å utføre strøm. Motsatt har isolatorer et veldig stort båndgap, så de krever betydelig mer energi for elektroner for å gjøre hoppet og derfor ikke utføre strøm godt.