As bandas de energia em sólidas são formadas devido à interação dos orbitais atômicos dos átomos constituintes. Aqui está um colapso do processo:

1. Átomos isolados:

* Em um átomo isolado, os elétrons ocupam níveis específicos de energia, representados por níveis discretos de energia. Esses níveis são quantizados, o que significa que os elétrons só podem existir nesses valores de energia específicos.
* Cada nível de energia corresponde a um orbital atômico específico, como S, P, D e F orbitais.

2. Reunindo átomos:

* À medida que os átomos são aproximados para formar um sólido, suas nuvens de elétrons começam a interagir (se sobrepõem).
* Essa interação faz com que os níveis discretos de energia de átomos individuais se dividam em uma série de níveis de energia espaçados.

3. Formação de bandas de energia:

* A divisão dos níveis de energia se torna mais significativa à medida que a distância entre os átomos diminui.
* Os níveis de energia espaçados formam uma faixa contínua de níveis de energia permitidos chamado uma banda de energia .
* O número de níveis de energia dentro de uma banda é igual ao número de átomos no sólido.

4. Tipos de bandas de energia:

* banda de valência: Esta banda é formada a partir dos níveis de energia mais externos ocupados dos átomos. Geralmente é preenchido com elétrons a baixas temperaturas.
* Banda de condução: Essa banda é formada a partir dos níveis mais altos de energia, que estão inicialmente vazios a baixas temperaturas. Os elétrons na banda de condução podem se mover livremente e contribuir para a condutividade elétrica.
* banda proibida (lacuna de banda): Esta é a região de energia entre as faixas de valência e condução, onde não são permitidos estados de elétrons. Sua largura determina se o material é um condutor, isolador ou semicondutor.

5. Preenchimento de bandas de energia:

* O preenchimento de faixas de energia depende do número de elétrons de valência nos átomos e do tamanho da lacuna da banda.
* Os condutores têm uma lacuna de banda muito pequena ou zero, permitindo que os elétrons saltem facilmente da valência para a banda de condução.
* Os isoladores têm um grande espaço de banda, dificultando a mudança dos elétrons para a banda de condução.
* Os semicondutores têm uma lacuna de banda moderada, permitindo que alguns elétrons se movam para a banda de condução sob certas condições (temperatura, doping).

em resumo:

A interação dos orbitais atômicos quando os átomos se reúnem para formar um sólido leva à divisão de níveis de energia discreta em bandas de energia contínua. A formação de bandas de energia é fundamental para entender a condutividade elétrica e outras propriedades dos sólidos.