Sự sắp xếp các phân tử trong chất rắn, chất lỏng , và các chất khí không giống nhau. Trong chất rắn, chúng được sắp xếp chặt chẽ để các điện tử trong nguyên tử phân tử chuyển động sang các obitan nguyên tử lân cận. Ở chất khí, sự sắp xếp phân tử không chặt chẽ, trong khi ở chất lỏng, nó là vừa phải. Do đó, quỹ đạo của điện tử sẽ che một phần khi các nguyên tử tiếp cận lẫn nhau. Do sự kết hợp của các nguyên tử trong chất rắn, như một sự thay thế của các mức năng lượng đơn lẻ, các mức của dải năng lượng được hình thành. Tập hợp các mức năng lượng được đóng gói chặt chẽ được gọi là dải Năng lượng.
Dải năng lượng là gì?
Định nghĩa vùng năng lượng là, số nguyên tử trong một viên đá pha lê có thể ở gần nhau hơn cũng như một số electron sẽ tương tác với nhau. Mức năng lượng của các electron bên trong lớp vỏ của chúng có thể do sự thay đổi mức năng lượng của chúng. Tính năng chính của năng lượng dải là trạng thái năng lượng của electron của điện tử ổn định trong các phạm vi khác nhau. Vì vậy, mức năng lượng của nguyên tử sẽ thay đổi trong các dải dẫn & dải hoá trị.
Lý thuyết dải năng lượng
Theo lý thuyết của Bohr, mỗi lớp vỏ từ nguyên tử bao gồm một lượng năng lượng riêng biệt ở các mức khác nhau. Lý thuyết này chủ yếu cung cấp chi tiết về giao tiếp của các electron giữa vỏ trong và vỏ ngoài. Theo lý thuyết về dải năng lượng, các dải năng lượng được phân thành ba loại bao gồm những loại sau.
lý thuyết dải năng lượng
- dải hóa trị
- Khoảng cách năng lượng bị cấm
- Dải dẫn
Ban nhạc Valance
Dòng chuyển động của các electron trong nguyên tử trong các mức năng lượng cố định tuy nhiên năng lượng của electron ở lớp vỏ bên trong cao hơn lớp electron ở vỏ ngoài. Các electron hiện diện trong lớp vỏ ngoài cùng được gọi là Electron hóa trị.
Các electron này bao gồm một chuỗi các mức năng lượng tạo thành một vùng năng lượng được gọi là vùng hóa trị. Dải này bao gồm năng lượng chiếm dụng tối đa.
Băng dẫn
Các electron hóa trị gắn lỏng lẻo về phía hạt nhân ở nhiệt độ thường. Một số electron từ các electron hóa trị sẽ rời khỏi vùng tự do. Vì vậy, chúng được gọi là các electron tự do vì chúng chảy về phía các nguyên tử lân cận.
Các điện tử tự do này sẽ dẫn dòng điện trong một vật dẫn được gọi là các điện tử dẫn. Vùng bao gồm các điện tử được đặt tên là vùng dẫn và năng lượng chiếm của vùng này sẽ ít hơn.
Khoảng cách bị cấm
Khe cấm là khoảng trống giữa vùng dẫn và vùng hóa trị. Ban nhạc này bị cấm một trong những không có năng lượng. Do đó không có dòng điện tử trong vùng này. Dòng electron từ hóa trị sang dẫn sẽ đi qua khe hở này.
Nếu khoảng trống này càng lớn thì các electron trong vùng hóa trị liên kết mạnh về phía hạt nhân. Hiện tại, để đẩy các electron ra khỏi vùng này, cần phải có một ít lực bên ngoài, tương đương với khoảng trống năng lượng bị cấm. Trong sơ đồ sau, hai dải, cũng như một khoảng trống bị cấm được minh họa bên dưới. Dựa trên kích thước khoảng cách, chất bán dẫn , chất dẫn điện và chất cách điện được hình thành.
Các loại dải năng lượng
Các dải năng lượng được phân thành ba loại cụ thể là
- Chất cách điện
- Chất bán dẫn
- Dây dẫn
Chất cách điện
Các ví dụ tốt nhất về chất cách điện là gỗ và thủy tinh. Những chất cách điện này không cho phép dòng điện để chảy qua chúng. Chất cách điện có độ dẫn điện cực thấp và điện trở suất cao. Trong chất cách điện, khe hở năng lượng cực lớn là 7eV. Vật liệu không thể thực hiện do dòng electron từ các dải như hóa trị đến dẫn là không khả thi.
băng năng lượng trong chất cách điện
Các đặc điểm chính của chất cách điện chủ yếu bao gồm khoảng cách năng lượng như cấm là cực kỳ lớn. Đối với một số loại chất cách điện, khi nhiệt độ tăng, chúng có thể minh họa cho một số sự truyền.
Chất bán dẫn
Ví dụ tốt nhất về chất bán dẫn là Silicon (Si) & Germanium (Ge) là những vật liệu được sử dụng nhiều nhất. Đặc tính điện của những vật liệu này nằm giữa các chất bán dẫn cũng như chất cách điện. Các hình ảnh sau đây cho thấy biểu đồ vùng năng lượng của chất bán dẫn ở bất cứ nơi nào vùng dẫn có thể bị bỏ trống và vùng hóa trị được lấp đầy hoàn toàn, tuy nhiên khoảng cách bị cấm giữa các dải này là phút là 1eV. Khe cấm của Ge là 0,72eV và Si là 1,1eV. Do đó, chất bán dẫn cần ít dẫn điện.
dải năng lượng trong chất bán dẫn
Các đặc điểm chính của chất bán dẫn chủ yếu bao gồm khoảng cách năng lượng như cấm là cực kỳ nhỏ. Khi nhiệt độ của chất bán dẫn tăng thì độ dẫn điện sẽ giảm.
Dây dẫn
Chất dẫn điện là một loại vật liệu mà khoảng cách năng lượng bị cấm biến mất như vùng hóa trị cũng như vùng dẫn biến thành cực gần mà chúng che phủ một phần. Các ví dụ tốt nhất về chất dẫn điện là Vàng, Nhôm, Đồng và Vàng. Tính sẵn có của các electron tự do ở nhiệt độ phòng là rất lớn. Biểu đồ dải năng lượng của dây dẫn được hiển thị dưới đây.
dải năng lượng trong-dây dẫn
Các đặc điểm chính của dây dẫn chủ yếu bao gồm khoảng cách năng lượng như cấm sẽ không tồn tại. Các dải năng lượng như đường diềm cũng như độ dẫn điện sẽ bị chồng lên nhau. Sự sẵn có của các electron tự do để dẫn truyền là rất nhiều. Sự dẫn điện sẽ tăng khi số lượng điện áp nhỏ tăng lên.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về dải năng lượng . Cuối cùng, từ thông tin trên, chúng ta có thể kết luận rằng sự sắp xếp của phân tử trong các chất như chất rắn, chất lỏng và chất khí là không giống nhau. Trong chất khí, các phân tử không gần nhau, trong chất rắn, các phân tử sắp xếp rất chặt chẽ và trong chất lỏng, các phân tử sắp xếp vừa phải. Vì vậy, các electron trong các nguyên tử của phân tử có xu hướng chảy vào các obitan trên các nguyên tử liền kề. Do đó, quỹ đạo điện tử bao phủ một phần trong khi các nguyên tử tiến lại gần nhau. Do sự trộn lẫn của các nguyên tử trong chất rắn, chỉ thay thế cho các mức năng lượng, các dải năng lượng sẽ được hình thành. Chúng được đóng gói chặt chẽ và nó được gọi là dải năng lượng. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, dải năng lượng trong chất rắn?
