1. Átomos aislados:
* En un átomo aislado, los electrones ocupan niveles de energía específicos, representados por niveles de energía discretos. Estos niveles se cuantifican, lo que significa que los electrones solo pueden existir en estos valores de energía específicos.
* Cada nivel de energía corresponde a un orbital atómico específico, como los orbitales S, P, D y F.
2. Reuniendo átomos:
* A medida que los átomos se acercan para formar un sólido, sus nubes de electrones comienzan a interactuar (se superponen) entre sí.
* Esta interacción hace que los niveles de energía discretos de los átomos individuales se dividan en una serie de niveles de energía muy espaciados.
3. Formación de bandas de energía:
* La división de los niveles de energía se vuelve más significativa a medida que disminuye la distancia entre los átomos.
* Los niveles de energía estrechamente espaciados forman una banda continua de niveles de energía permitidos llamado una banda de energía .
* El número de niveles de energía dentro de una banda es igual al número de átomos en el sólido.
4. Tipos de bandas de energía:
* Banda de valencia: Esta banda se forma a partir de los niveles de energía ocupados más externos de los átomos. Generalmente está lleno de electrones a bajas temperaturas.
* banda de conducción: Esta banda se forma a partir de los niveles de energía más altos, que inicialmente están vacías a bajas temperaturas. Los electrones en la banda de conducción pueden moverse libremente y contribuir a la conductividad eléctrica.
* Banda prohibida (brecha de banda): Esta es la región de energía entre las bandas de valencia y conducción donde no se permiten estados de electrones. Su ancho determina si el material es un conductor, un aislante o semiconductor.
5. Llenado de bandas de energía:
* El llenado de bandas de energía depende del número de electrones de valencia en los átomos y el tamaño del espacio de la banda.
* Los conductores tienen una brecha de banda muy pequeña o cero, lo que permite que los electrones salten fácilmente de la valencia a la banda de conducción.
* Los aisladores tienen una gran brecha de banda, lo que dificulta que los electrones se muevan a la banda de conducción.
* Los semiconductores tienen una brecha de banda moderada, lo que permite que algunos electrones se muevan a la banda de conducción bajo ciertas condiciones (temperatura, dopaje).
En resumen:
La interacción de los orbitales atómicos cuando los átomos se unen para formar un sólido conduce a la división de niveles de energía discretos en bandas de energía continuas. La formación de bandas de energía es fundamental para comprender la conductividad eléctrica y otras propiedades de los sólidos.
