固体、液体和气体中的分子排列是不同的。在固体中,它们排列紧密,使得分子原子内的电子进入相邻原子的轨道。在气体中,分子排列不是紧密的,而在液体中,它是适度的。因此,当原子相互靠近时,电子轨道会被部分覆盖。由于固体中原子的结合,作为单一能级的替代,形成了能级带。这组能级紧密地堆积在一起,被称为能带。


什么是能量带?

能带的定义是,水晶石中的原子数量可以更接近,电子数量也可以相互作用。电子在其壳层内的能级可能是由于其能级的变化而引起的。能带的主要特征是电子的能态在不同的范围内是稳定的。因此,原子的能级会在导带和价带中发生变化。

能带理论

根据玻尔理论,原子的每个壳层都包含不同能级的单独能量。该理论主要给出了电子在内壳层和外壳层之间通信的细节。根据能带理论,能带分为三种类型,包括以下类型。

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能带理论
  • 价带
  • 禁止的能量间隙
  • 传导带

价电带

原子中电子的流动处于固定的能级,然而,内壳层中电子的能量高于外层电子的能量。存在于外壳内的电子被称为价电子。

这些电子包括一系列能级,这些能级形成一个被称为价带的能带。该频带包括最大占用能量。

传导带

在室温下,价电子松散地附着在原子核上。来自价电子的一些电子将自由地离开带。所以这些被称为自由电子,因为它们流向相邻的原子。

这些自由电子将在被称为传导电子的导体内传导电流。包含电子的能带被称为导带,其所占能量越小。

禁止的间隙

禁带是指导带和价带之间的间隙。这个乐队是被禁止的,没有能量的乐队。因此,在这个带中没有电子流。从价态到导电态的电子流将通过这个间隙。

如果这个间隙更大,那么价带中的电子就会强烈地结合到原子核上。目前,为了将电子从这个带中赶出去,需要一点外力,这相当于被禁止的能隙。在下图中,两个频带以及一个禁止间隙如下图所示。根据间隙大小,形成半导体、导体和绝缘体。

能带类型

能带分为三种类型,即

  • 绝缘子
  • 半导体
  • 导线

绝缘子

绝缘体最好的例子是木头和玻璃。这些绝缘体不允许电流通过它们。绝缘体具有极低的电导率和高电阻率。在绝缘体中,能隙非常高,为7eV。由于电子从价带流向传导,这种材料无法发挥作用。

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绝缘体中的能带

绝缘体的主要特性主要包括能隙,如禁带非常大。对于某些类型的绝缘体,当温度上升时,它们可能会说明一些传输。

半导体

半导体最好的例子是硅(Si)和锗(Ge),它们是最常用的材料。这些材料的电学性质既包括半导体,也包括绝缘体。以下图像显示了半导体的能带图,其中导带可以是空的,价带完全被填满,但这些带之间的禁带很小,即1eV。Ge的禁带为0.72eV,Si的禁带为1.1eV。因此,半导体需要很少的导电性。

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半导体中的能带

半导体的主要特性主要包括能隙,如禁带极小。当半导体的温度升高时,导电率将降低。

导线

导体是一种被禁止的能隙消失的材料,就像价带和导带变得非常接近,它们部分覆盖。导体最好的例子是金、铝、铜和金。自由电子在室温下的可用性是巨大的。导体的能带图如下所示。

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导体中的能带

导体的主要特征主要包括能隙,如不存在禁带。像价带和传导这样的能带会重叠。用于传导的自由电子的可用性是充足的。一旦少量电压增加,导通就会增加。

因此,这一切都是关于能带的概述。最后,根据以上信息,我们可以得出结论,分子在固体、液体和气体等物质中的排列是不同的。在气体中,分子不紧密,在固体中;分子排列非常紧密,在液体中,分子排列适中。因此,分子原子内的电子倾向于流入相邻原子的轨道。因此,当原子共同靠近时,电子轨道部分被覆盖。由于固体中原子的混合,仅作为能级的替代物,将形成能带。这些物质紧密地堆积在一起,被称为能带。这是一个问题,固体中的能带?