Vad är ett konduktionsband?
Används i kvantmekanik refererar termen ledningsband till ett område av kombinerade orbitaler, eller ett band, för elektroner i en molekyl. Till skillnad från valensbandet innehåller ledningsbandet sällan elektroner. I upphetsade tillstånd kommer elektroner att röra sig in i ledningsbandet en stund innan de släpper ut sin energi och faller tillbaka i lägre elektronbanor. Att förstå elektronernas beteende med avseende på detta band är användbart för att förstå hur olika ämnen beter sig. I kvantmekanik behandlas konduktionsbandets begrepp i bandteori.
Atomer är arrangerade med protoner - positivt laddade partiklar - och neutroner - neutrala partiklar - grupperade i mitten. Elektroner - små negativt laddade molekyler - kretsar runt det centrala klustret, på samma sätt som planeterna i solsystemet kretsar runt solen. Precis som planeterna har elektroner inställda banor. Till skillnad från planeterna kan emellertid elektroner flytta in i en annan bana om de får tillräckligt med energi.
Generellt finns elektroner i de lägre orbitalerna i en atom. Elektroner kommer alltid att fylla den lägsta omloppsbana först, bara flytta till nästa när den första är fylld. Denna naturliga placering kallas atomens marktillstånd.
Valenselektroner från en atom, eller de som vanligtvis finns i det yttersta bandet i marktillståndets orbitaler, kan delas med andra atomer. I kovalenta bindningar delar valenselektroner av flera atomer sina orbitaler. De ursprungliga orbitalerna i valenselektronerna är oskärpa och skapar ett valensband i molekylen.
När elektroner får energi eller når ett upphetsat tillstånd kan de flytta till högre orbitaler, som finns i ledningsbandet. Elektroner måste ha tillräckligt med energi för att hoppa över ett icke-elektroniskt område, eller bandgap, för att nå ledningsbandet. Eftersom elektroner i slutändan föredrar att vara i marktillstånd, en gång i ledningsbandet, släpper de energi i form av ljusfotoner och faller tillbaka till deras valensbåndsbanor. Den totala tiden en elektron befinner sig i ledningsbandet är mindre än en sekund.
Elektronernas förmåga att nå ledningsbandet bestämmer ett objekts elektriska konduktivitet. Olika ämnen har olika bandgapstorlekar, så vissa ämnen kräver mindre energi för att flytta elektroner mellan orbitaler. Till exempel har ledare ett litet bandgap, så elektroner behöver inte mycket energi för att hoppa detta minimala gap och nå ledningsbandet. Därför är ledare idealiska för ledning av el. Omvänt har isolatorer ett mycket stort bandgap, så de kräver avsevärt mer energi för elektroner för att hoppa och därmed inte leda el bra.