1.5 Modelo de
bandas de energía
Bandas de energía
Los niveles de energía de los electrones en los átomos de un cristal no
coinciden con los niveles de energía de los electrones para átomos aislados. En
un gas, por ejemplo, se pueden despreciar las interacciones de unos átomos con
otros y los niveles de energía no se ven modificados. Sin embargo, en un
cristal el campo eléctrico producido por los electrones de los átomos vecinos
modifica los niveles energéticos de los electrones de los átomos de sus
alrededores. De este modo el cristal se
transforma en un sistema electrónico que obedece al principio de exclusión de
Pauli, que imposibilita la existencia de dos electrones en el mismo estado, transformándose los niveles discretos de energía en bandas de energía donde
la separación entre niveles energéticos se hace muy pequeña. La diferencia de
energía máxima y mínima es variable dependiendo de la distancia entre átomos y
de su configuración electrónica.Dependiendo de la distancia interatómica y del número
de electrones de enlace entre otros factores, pueden formarse distintos
conjuntos de bandas que pueden estar llenas, vacías o separaciones entre bandas
por zonas prohibidas o bandas prohibidas, formándose así bandas de
valencia, bandas de conducción y bandas prohibidas.
Así en un aislante la separación entre la banda de
valencia y la banda de conducción es muy grande (» 10 eV), y esto
significa que un electrón en la banda de valencia necesita mucha energía para
ser liberado y convertirse en un electrón libre necesario para la conducción.
En un conductor las dos bandas están solapadas, no necesitándose ninguna
energía para alcanzar la conducción. En un semiconductor la banda prohibida es
muy estrecha, o lo que es lo mismo, es muy fácil que un electrón sea liberado y
pueda contribuir a la conducción.
Los niveles de energía de los electrones en los átomos de un cristal no
coinciden con los niveles de energía de los electrones para átomos aislados. En
un gas, por ejemplo, se pueden despreciar las interacciones de unos átomos con
otros y los niveles de energía no se ven modificados. Sin embargo, en un
cristal el campo eléctrico producido por los electrones de los átomos vecinos
modifica los niveles energéticos de los electrones de los átomos de sus
alrededores. De este modo el cristal se
transforma en un sistema electrónico que obedece al principio de exclusión de
Pauli, que imposibilita la existencia de dos electrones en el mismo estado, transformándose los niveles discretos de energía en bandas de energía donde
la separación entre niveles energéticos se hace muy pequeña. La diferencia de
energía máxima y mínima es variable dependiendo de la distancia entre átomos y
de su configuración electrónica.Dependiendo de la distancia interatómica y del número
de electrones de enlace entre otros factores, pueden formarse distintos
conjuntos de bandas que pueden estar llenas, vacías o separaciones entre bandas
por zonas prohibidas o bandas prohibidas, formándose así bandas de
valencia, bandas de conducción y bandas prohibidas.
Así en un aislante la separación entre la banda de
valencia y la banda de conducción es muy grande (» 10 eV), y esto
significa que un electrón en la banda de valencia necesita mucha energía para
ser liberado y convertirse en un electrón libre necesario para la conducción.
En un conductor las dos bandas están solapadas, no necesitándose ninguna
energía para alcanzar la conducción. En un semiconductor la banda prohibida es
muy estrecha, o lo que es lo mismo, es muy fácil que un electrón sea liberado y
pueda contribuir a la conducción.
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