고체 물리학에서, 밴드 이론은 특정 범위 내에서 에너지 값만을 가질 수있는 고체 재료의 전자 상태를 설명하는 이론적 모델이다. 고체에서 전자 (및 그 에너지)의 거동은 근처의 다른 모든 입자의 거동에 의해 영향을받습니다. 이것은 여유 공간에서 전자가 어떻게 행동하는지 에너지를 가질 수있는 방식과는 대조적입니다. 고체에서 허용 가능한 전자 에너지의 범위를 허용 된 밴드라고합니다. 허용 된 밴드는 고체 내의 전자가 이러한 에너지를 가질 수없는 2 개의 허용되는 밴드 사이의 에너지 범위입니다.
고체의 밴드 이론
고체의 밴드 이론은 원자가 서로 근접하게 배열된다는 점에서 다른 이론과 다릅니다. 가장 바깥 쪽 궤도 전자의 에너지 수준은 결과적으로 변경됩니다. 반면에 가장 안쪽 전자의 에너지 수준은 근처의 원자에 영향을받지 않습니다. 전자가 금속 고체 내부의 양자 상태를 어떻게 사용하는지 설명하는 가설입니다. 모든 분자에는 다수의 별개의 에너지 수준이 있습니다. 이 이론은 전자가 분자 내부에서 어떻게 작용하는지 설명합니다. 원자의 전자는 Pauli의 배제 원리에 따라 각각의 에너지 궤도를 완성합니다. 두 개의 원자 궤도는 분자에서 두 개의 별개의 에너지 수준을 갖는 분자 궤도를 생성하기 위해 단합합니다.
또한, 작은 공간에 함유 된 1023 개의 쌓인 선이 고체의 밴드로 나타납니다. 결과적으로, 그것은 에너지 대역으로 알려진 에너지 연속체를 형성합니다. 이 이론을 통해 우리는 재료의 전자에 대한 접근 가능한 모든 에너지를 시각화 할 수 있으며, 이는 전도체, 절연체 및 반도체 간의 차이를 보여주는 매우 유용한 방법입니다.
.결과적으로, 비 결합 원자에서 발견되는 것과 같은 불연속 에너지 대신 가능한 에너지 수준이 밴드로 구성됩니다. 고체의 대역 내 이론에는 여러 에너지 밴드가 있습니다. 다음은 고체에서 가장 중요한 에너지 밴드입니다.
원자가 밴드
원자가 밴드는 원자가 전자의 에너지 수준을 포함하는 에너지 밴드입니다. 이 밴드는 전도 밴드 아래에서 찾을 수 있습니다. 또한,이 밴드의 전자는 원자의 핵에 단단히 결합되어 자유롭게 움직일 수 없습니다.
전도 밴드
이 에너지 밴드에는 결합되지 않은 전자의 에너지 수준이 포함되어 있습니다. 원자가 전자가 전도 대역으로 밀고 전자가 자유롭게되기 위해 자유가되도록 외부 에너지를 적용해야합니다.
.금지 된 밴드
이것은 원자가 밴드와 전도 대역의 에너지 차이입니다. 이것은 금지 된 격차라고도합니다. 금지 된 간격은 고체의 전기 전도도를 계산하는 데 사용됩니다. 또한 재료를 도체, 반도체 또는 절연체로 분류 할 수 있습니다.
에너지 밴드
쉘 내의 전자 수준의 변화로 인해 서로 가까운 원자를 에너지 밴드라고합니다. 고체의 분자는 원자가 가장 가까운 원자의 궤도로 이동하는 경향이있는 방식으로 구성됩니다. 결과적으로, 원자가 충돌하면 전자 궤도가 겹치게됩니다. 고체 상태에서 원자를 결합하여 몇몇 에너지 수준이 생성된다. 에너지 밴드는 이러한 에너지 수준에 주어진 이름입니다.
에너지 밴드 형성
기체 물질의 분자는 서로 근접하지 않는 방식으로 그룹화됩니다. 그들은 액체 물질에있을 때 서로 더 가깝습니다. 단일 원자에서, 각 궤도의 전자는 정확한 양의 에너지를 갖는다. 고체의 모든 원자는 밀도가 높아집니다. 주변 원자로 인해 이것은 외부 궤도에서 전자의 에너지 수준에 영향을 미칩니다. 두 개의 독방 원자가 함께 모이면 원자의 외부 궤도 중 하나의 전자는 원자에 더 가깝게 밀립니다. 전자 에너지는이 작용의 결과로 변경됩니다. 이것은 에너지 수준이 다를 것을 의미합니다. 전자의 값은 전자의 원래 에너지 수준보다 에너지 수준이 높거나 낮은 수준으로 수정됩니다.
매번, 같은 궤도에있는 전자의 에너지 수준은 다릅니다. 이러한 다양한 에너지 수준이 함께 그룹화 될 때 에너지 밴드가 생성됩니다. 내부 궤도에서 전자에 더 가까운 원자는 에너지 수준에 영향을 미치지 않습니다.
결론
고체 물리학에서, 밴드 이론은 특정 범위 내에서 에너지 값만을 가질 수있는 고체 재료의 전자 상태를 설명하는 이론적 모델이다. 고체의 밴드 이론은 원자가 서로 근접하게 배열된다는 점에서 다른 이론과 다릅니다. 이 이론은 전자가 분자 내부에서 어떻게 작용하는지 설명합니다. 2 개의 원자 궤도는 단합하여 분자에서 2 개의 별개의 에너지 수준을 갖는 분자 궤도를 생성합니다. 원자가 밴드는 원자가 전자의 에너지 수준을 포함하는 에너지 밴드입니다.
