Vad är ett ledningsband?

Används i kvantmekanik, termen ledningsband hänvisar till ett område med kombinerade orbitaler, eller ett band, för elektroner i en molekyl.Till skillnad från valensbandet innehåller ledningsbandet sällan elektroner.I upphetsade tillstånd kommer elektroner att röra sig in i ledningsbandet tillfälligt innan de släpps ut sin energi och faller tillbaka i lägre elektronorbitaler.Att förstå elektronernas beteende när det gäller detta band är till hjälp för att förstå hur olika ämnen beter sig.I kvantmekanik behandlas konceptet för ledningsbandet i bandteorin.

Atomer är arrangerade med protoner och mdash;positivt laddade partiklar mdash;och neutroner mdash;neutrala partiklar mdash;kluster i mitten.Elektroner mdash;små negativt laddade molekyler mdash;Bana det centrala klustret, liknande hur planeterna i solsystemet kretsar runt solen.Liksom planeterna har elektroner ställt in banor.Till skillnad från planeterna kan emellertid elektroner flytta in i en annan bana om de får tillräckligt med energi.

Generellt finns elektroner i de nedre orbitalerna i en atom.Elektroner kommer alltid att fylla den lägsta omloppet först och bara flytta till nästa när den första är fylld.Denna naturliga placering kallas atomerna marktillstånd.

Valenselektroner av en atom, eller de som vanligtvis finns i det yttersta bandet av marktillstånd orbitaler, kan delas med andra atomer.I kovalenta bindningar delar valenselektroner av flera atomer sina orbitaler.De ursprungliga orbitalerna i valenselektronerna suddar samman och skapar ett valensband i molekylen.

När elektroner får energi eller når ett upphetsat tillstånd kan de flytta till högre orbitaler, som finns i ledningsbandet.Elektroner måste ha tillräckligt med energi för att hoppa över ett icke-elektronområde, eller bandgap för att nå ledningsbandet.Eftersom elektroner i slutändan föredrar att vara i marktillstånd, en gång i ledningsbandet, frigör de energi i form av ljusa fotoner och faller tillbaka till sina valensband orbitaler.Den totala tiden en elektron är i ledningsbandet är mindre än en sekund.

Electrons förmåga att nå ledningsbandet bestämmer en objekts elektriska konduktivitet.Olika ämnen har olika bandgapstorlekar, så vissa ämnen kräver mindre energi för att flytta elektroner mellan orbitaler.Till exempel har ledare ett litet bandgap, så elektroner kräver inte mycket energi för att hoppa detta minimala gap och nå ledningsbandet.Det är därför ledare är idealiska för att leda el.Omvänt har isolatorer ett mycket stort bandgap, så de kräver betydligt mer energi för elektroner för att hoppa och därför inte genomföra el väl.