Energy Band คืออะไรและการจำแนกประเภท

การจัดเรียงโมเลกุลในของแข็ง ของเหลว และก๊าซไม่เหมือนกัน ในของแข็งพวกมันจะถูกจัดเรียงอย่างใกล้ชิดเพื่อให้อิเล็กตรอนภายในอะตอมของโมเลกุลเคลื่อนที่เข้าไปในออร์บิทัลของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง ในก๊าซการจัดเรียงโมเลกุลจะไม่ใกล้เคียงในขณะที่ในของเหลวจะอยู่ในระดับปานกลาง ดังนั้นออร์บิทัลของอิเล็กตรอนจึงปกคลุมบางส่วนเมื่ออะตอมเข้าใกล้กัน เนื่องจากการรวมกันของอะตอมภายในของแข็งซึ่งเป็นทางเลือกของระดับพลังงานเดี่ยวระดับของแถบพลังงานจึงเกิดขึ้น ชุดของระดับพลังงานจะถูกบรรจุอย่างใกล้ชิดซึ่งเรียกว่าแถบพลังงาน

Energy Band คืออะไร?

นิยามวงพลังงานคือจำนวนอะตอมภายใน หินคริสตัล สามารถอยู่ใกล้กันได้เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งจะมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนภายในเปลือกของมันอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานของมัน คุณสมบัติหลักของ พลังงาน วงดนตรีคือสถานะพลังงานของอิเล็กตรอนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความเสถียรในช่วงต่างๆกัน ดังนั้นระดับพลังงานของอะตอมจะเปลี่ยนไปในแถบการนำและแถบวาเลนซ์

ทฤษฎีวงพลังงาน

ตามทฤษฎีของบอร์แต่ละเปลือกจากอะตอมจะมีปริมาณพลังงานแยกกันในระดับที่ต่างกัน ทฤษฎีนี้ส่วนใหญ่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับ การสื่อสารของอิเล็กตรอน ระหว่างเปลือกภายในและเปลือกนอก ตามทฤษฎีแถบพลังงานแถบพลังงานแบ่งออกเป็นสามประเภทซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้

พลังงานวงทฤษฎี

• วงวาเลนซ์
• ช่องว่างพลังงานต้องห้าม
• วงการนำ

วงดนตรี

การไหลของอิเล็กตรอนภายในอะตอมในระดับพลังงานคงที่อย่างไรก็ตามพลังงานของอิเล็กตรอนในเปลือกชั้นในนั้นดีกว่าเปลือกนอกของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่มีอยู่ภายในเปลือกนอกได้รับการตั้งชื่อเป็น Valance Electrons

อิเล็กตรอนเหล่านี้รวมถึงลำดับของระดับพลังงานซึ่งรวมกันเป็นวงพลังงานที่มีชื่อว่าวงวาเลนซ์ วงนี้รวมพลังงานที่ครอบครองสูงสุด

การนำวง

เวเลนซ์อิเล็กตรอนยึดติดกับนิวเคลียสอย่างหลวม ๆ ที่อุณหภูมิห้อง อิเล็กตรอนบางส่วนจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะออกจากวงอย่างอิสระ ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงเรียกว่าอิเล็กตรอนอิสระเนื่องจากมันไหลเข้าหาอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง

อิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้จะทำการไหลของกระแสภายในตัวนำซึ่งเรียกว่าอิเล็กตรอนที่เป็นตัวนำ วงดนตรีที่มีอิเล็กตรอนถูกตั้งชื่อเป็นแถบการนำไฟฟ้าและพลังงานที่ถูกครอบครองจะน้อยลง

ช่องว่างต้องห้าม

ช่องว่างที่ต้องห้ามคือช่องว่างระหว่างแถบการนำไฟฟ้าและแถบวาเลนซ์ วงดนตรีนี้เป็นสิ่งต้องห้ามที่ไม่มีพลังงาน จึงไม่มีการไหลของอิเล็กตรอนในแถบนี้. การไหลของอิเล็กตรอนจากวาเลนซ์ไปยังการนำไฟฟ้าจะผ่านช่องว่างนี้

ถ้าช่องว่างนี้มากกว่าอิเล็กตรอนในวงวาเลนซ์จะถูกจับเข้าหานิวเคลียสอย่างมาก ในปัจจุบันเพื่อที่จะขับอิเล็กตรอนออกจากวงนี้จำเป็นต้องมีแรงภายนอกเล็กน้อยซึ่งเทียบเท่ากับช่องว่างพลังงานต้องห้าม ในแผนภาพต่อไปนี้แสดงทั้งสองวงและช่องว่างต้องห้ามด้านล่าง ขึ้นอยู่กับขนาดช่องว่างไฟล์ เซมิคอนดักเตอร์ เกิดตัวนำและฉนวน

ประเภทของวงพลังงาน

แถบพลังงานแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่

• ฉนวน
• เซมิคอนดักเตอร์
• ตัวนำ

ฉนวน

ตัวอย่างที่ดีที่สุดของฉนวนคือไม้และแก้ว ฉนวนเหล่านี้ไม่อนุญาต การไหลของกระแสไฟฟ้า ที่จะไหลผ่านพวกเขา ฉนวนมีการนำไฟฟ้าต่ำมากและมีความต้านทานสูง ในฉนวนช่องว่างพลังงานสูงมากนั่นคือ 7eV วัสดุไม่สามารถดำเนินการได้เนื่องจากอิเล็กตรอนที่ไหลจากแถบเช่นความจุไปยังการนำไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

แถบพลังงานในฉนวน

ลักษณะสำคัญของฉนวนส่วนใหญ่รวมถึงช่องว่างของพลังงานเช่นสิ่งต้องห้ามมีขนาดใหญ่มาก สำหรับฉนวนบางประเภทเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอาจแสดงถึงการส่งผ่านบางอย่าง

เซมิคอนดักเตอร์

ตัวอย่างเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีที่สุด ได้แก่ ซิลิคอน (Si) และเจอร์เมเนียม (Ge) ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้มากที่สุด คุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุเหล่านี้อยู่ในสารกึ่งตัวนำเช่นเดียวกับฉนวน ภาพต่อไปนี้แสดงแผนภาพแถบพลังงานของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใดก็ตามที่แถบการนำไฟฟ้าสามารถว่างได้และแถบวาเลนซ์เต็มไปหมดอย่างไรก็ตามช่องว่างที่ต้องห้ามระหว่างวงเหล่านี้คือนาทีที่ 1eV ช่องว่างต้องห้ามของ Ge คือ 0.72eV และ Si คือ 1.1eV ดังนั้นเซมิคอนดักเตอร์จึงต้องการการนำไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย

พลังงานวงในเซมิคอนดักเตอร์

ลักษณะสำคัญของเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ ได้แก่ ช่องว่างของพลังงานเช่นสิ่งต้องห้ามมีขนาดเล็กมาก เมื่ออุณหภูมิของเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้นค่าการนำไฟฟ้าจะลดลง

ตัวนำ

ตัวนำเป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่ช่องว่างพลังงานที่ต้องห้ามหายไปเช่นแถบวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นใกล้มากจนบางส่วนครอบคลุม ตัวอย่างที่ดีที่สุดของตัวนำ ได้แก่ ทองอลูมิเนียมทองแดงและทอง ความพร้อมใช้งานของอิเล็กตรอนอิสระที่อุณหภูมิห้องนั้นมีมาก แผนภาพแถบพลังงานของตัวนำแสดงไว้ด้านล่าง

พลังงานวงในตัวนำ

ลักษณะสำคัญของตัวนำส่วนใหญ่รวมถึงช่องว่างของพลังงานเช่นสิ่งต้องห้ามจะไม่มีอยู่ แถบพลังงานเช่น valance และ conduction จะทับซ้อนกัน ความพร้อมของอิเล็กตรอนอิสระสำหรับการนำไฟฟ้านั้นเพียงพอ การนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับภาพรวมของ วงพลังงาน . จากข้อมูลข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่าการจัดเรียงของโมเลกุลในสารเช่นของแข็งของเหลวและก๊าซนั้นแตกต่างกัน ในก๊าซโมเลกุลไม่ได้อยู่ใกล้กันในของแข็งโมเลกุลจะเรียงตัวกันอย่างใกล้ชิดและในของเหลวโมเลกุลจะจัดอยู่ในระดับปานกลาง ดังนั้นอิเล็กตรอนภายในอะตอมของโมเลกุลจึงมีแนวโน้มที่จะไหลเข้าสู่วงโคจรของอะตอมที่อยู่ติดกัน ดังนั้นวงโคจรของอิเล็กตรอนจึงปกคลุมบางส่วนในขณะที่อะตอมเข้าใกล้กัน เนื่องจากการผสมของอะตอมภายในของแข็งเพื่อทดแทนระดับพลังงานเพียงอย่างเดียวจึงเกิดแถบพลังงานขึ้น สิ่งเหล่านี้ถูกบรรจุอย่างใกล้ชิดและเรียกว่าแถบพลังงาน นี่คือคำถามสำหรับคุณวงพลังงานในของแข็ง?