1. Atomes isolés:
* Dans un atome isolé, les électrons occupent des niveaux d'énergie spécifiques, représentés par des niveaux d'énergie discrets. Ces niveaux sont quantifiés, ce qui signifie que les électrons ne peuvent exister qu'à ces valeurs d'énergie spécifiques.
* Chaque niveau d'énergie correspond à une orbitale atomique spécifique, comme les orbitales S, P, D et F.
2. Rassembler les atomes:
* Alors que les atomes sont rapprochés pour former un solide, leurs nuages d'électrons commencent à interagir (se chevauchent) les uns avec les autres.
* Cette interaction fait que les niveaux d'énergie discrètes des atomes individuels se divisent en une série de niveaux d'énergie étroitement espacés.
3. Formation de bandes d'énergie:
* Le fractionnement des niveaux d'énergie devient plus significatif à mesure que la distance entre les atomes diminue.
* Les niveaux d'énergie étroitement espacés forment une bande continue de niveaux d'énergie autorisés appelés une bande d'énergie .
* Le nombre de niveaux d'énergie dans une bande est égal au nombre d'atomes dans le solide.
4. Types de bandes d'énergie:
* bande de valence: Cette bande est formée à partir des niveaux d'énergie les plus occupés aux atomes. Il est généralement rempli d'électrons à basses températures.
* bande de conduction: Cette bande est formée à partir des niveaux d'énergie plus élevés, qui sont initialement vides à basse température. Les électrons de la bande de conduction peuvent se déplacer librement et contribuer à la conductivité électrique.
* bande interdite (bande interdite): Il s'agit de la région d'énergie entre les bandes de valence et de conduction où aucun état d'électrons n'est autorisé. Sa largeur détermine si le matériau est un conducteur, un isolant ou un semi-conducteur.
5. Remplissage des bandes d'énergie:
* Le remplissage des bandes d'énergie dépend du nombre d'électrons de valence dans les atomes et de la taille de la bande interdite.
* Les conducteurs ont une bande interdite très petite ou nulle, permettant aux électrons de sauter facilement de la valence à la bande de conduction.
* Les isolateurs ont une grande bande interdite, ce qui rend difficile pour les électrons de passer à la bande de conduction.
* Les semi-conducteurs ont une bande interdite modérée, permettant à certains électrons de se déplacer vers la bande de conduction dans certaines conditions (température, dopage).
en résumé:
L'interaction des orbitales atomiques lorsque les atomes se réunissent pour former un solide conduit à la division de niveaux d'énergie discrets en bandes d'énergie continues. La formation de bandes d'énergie est fondamentale pour comprendre la conductivité électrique et d'autres propriétés des solides.
