Co to jest zespół przewodzący?

Stosowany w mechanice kwantowej termin pasmo przewodzenia odnosi się do obszaru połączonych orbitali lub pasma dla elektronów w cząsteczce. W przeciwieństwie do pasma walencyjnego, pasmo przewodzące rzadko zawiera elektrony. W stanach wzbudzonych elektrony poruszą się na chwilę w paśmie przewodnictwa, zanim uwolnią swoją energię i opadną z powrotem na niższe orbity elektronowe. Zrozumienie zachowania elektronów w odniesieniu do tego pasma jest pomocne w zrozumieniu zachowania różnych substancji. W mechanice kwantowej koncepcja pasma przewodzenia jest przedmiotem teorii pasm.

Atomy są ułożone w protony - cząsteczki naładowane dodatnio - i neutrony - cząstki neutralne - skupione w środku. Elektrony - małe cząsteczki ujemnie naładowane - krążą wokół centralnej gromady, podobnie jak planety w Układzie Słonecznym krążą wokół Słońca. Podobnie jak planety, elektrony ustawiły orbity. Jednak w przeciwieństwie do planet, elektrony mogą przenieść się na inną orbitę, jeśli zdobędą wystarczającą ilość energii.

Zasadniczo elektrony znajdują się na niższych orbitach atomu. Elektrony zawsze wypełniają najpierw najniższą orbitę, przechodząc do następnej dopiero po napełnieniu pierwszego. To naturalne umiejscowienie nazywane jest stanem podstawowym atomu.

Elektrony walencyjne jednego atomu lub te zwykle znajdujące się w najbardziej zewnętrznym paśmie orbitali stanu podstawowego mogą być dzielone z innymi atomami. W wiązaniach kowalencyjnych elektrony walencyjne wielu atomów dzielą swoje orbitale. Oryginalne orbitale elektronów walencyjnych rozmazują się razem, tworząc pasmo walencyjne w cząsteczce.

Kiedy elektrony zyskują energię lub osiągają stan wzbudzony, mogą przemieszczać się na wyższe orbitale znajdujące się w paśmie przewodzenia. Elektrony muszą mieć wystarczającą ilość energii, aby przeskoczyć poza obszar nieelektronowy lub szczelinę pasmową, aby osiągnąć pasmo przewodzące. Ponieważ elektrony ostatecznie wolą być w stanie podstawowym, raz w paśmie przewodzenia uwalniają energię w postaci fotonów świetlnych i opadają na orbitale pasma walencyjnego. Całkowity czas przebywania elektronu w paśmie przewodzenia jest krótszy niż jedna sekunda.

Zdolność elektronów do osiągnięcia pasma przewodzenia określa przewodność elektryczną obiektu. Różne substancje mają różną wielkość pasma, więc niektóre substancje wymagają mniej energii do przemieszczania elektronów między orbitami. Na przykład przewodniki mają małą przerwę pasmową, więc elektrony nie wymagają dużo energii, aby przeskoczyć tę minimalną przerwę i dotrzeć do pasma przewodnictwa. Właśnie dlatego przewodniki są idealne do przewodzenia prądu. I odwrotnie, izolatory mają bardzo dużą przerwę pasmową, więc wymagają znacznie więcej energii dla elektronów, aby wykonać skok, a zatem nie przewodzą dobrze elektryczności.