Bandgap

Bandgapetär inomfasta tillståndets fysiken grundläggandestorhetförhalvledareochisolatorer.Den anger den minsta mängd energi som krävs för att föra en elektron från de högsta ockuperade tillstånden till de lägsta oockuperade tillstånden, med andra ord avståndet mellanledningsbandetsbotten och valensbandets topp. För metaller är denna skillnad noll; banden överlappar varandra. Bandgapet ger en förklaring av elektriska egenskaper som lågkonduktivitetoch optiska egenskaper somtransparens.

Valensband

Valensbandet innehåller ett ämnesvalenselektroner.I fria atomer har elektronerna exakt bestämda energier och områden mellan dem är "förbjudna", det vill säga omöjliga. Men när atomer ligger tätt intill varandra, påverkar atomernas elektroner varandra. Det uppstårmolekylorbitalermed nya energinivåer. Om det bara finns två atomer, uppstår två nya orbitaler, en bindande och en antibindande orbital, med två energinivåer. Om det finns många atomer uppstår lika många orbitaler och energinivåer. Energiskillnaden mellan högsta och lägsta nivå beror på den rumsliga överlappningen mellan atomernasvågfunktioner,det vill säga på hur stora atommolnen är i förhållande till deras inbördes avstånd. I en bit av ett fast material är antalet elektroner jämförbart medAvogadros tal,vilket ger storleksordningen av antalet tillstånd mellan högsta och lägsta nivå. Denna enorma mängd av nivåer innebär i praktiken att det finns ett kontinuum av tillåtna energier, ett band.

I enoxidsvalensband förekommer syrejonernas 2p-band och ikoksaltbestår valensbandet av klorjonernas Cl 3p tillstånd. För kovalenta ämnen somdiamantochkiselär förhållandena mer subtila. Där består valensbandet mest av elektroner ikovalenta bindningar.

Ledningsband

För ett rent ämne vid låga temperaturer är ledningsbandet tomt. Men det finns möjliga energinivåer för elektroner. För till exempel NaCl består de lägsta av dessa tillstånd av natrium 3s- och 3p-orbitaler.

Externa länkar

Wikimedia Commons har media som rörBandgap.
Bilder & media