Si te interesan los conceptos fundamentales de la física y la química, seguramente has escuchado sobre la banda de valencia y la banda de conducción. Estas dos bandas juegan un papel crucial en la conductividad de los materiales y son clave para entender sus propiedades electrónicas. En este artículo, exploraremos a fondo la diferencia entre la banda de valencia y la banda de conducción, analizando cómo afectan la conductividad de los distintos materiales y cómo se relacionan entre sí. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de la estructura electrónica de los materiales!
Este artículo describe la diferencia entre la banda de valencia y la banda de conducción. La banda de valencia y la banda de conducción representan los niveles de energía de las partículas subatómicas. En las estructuras atómicas, existe una brecha de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción, y ambas bandas de energía están separadas por una cierta cantidad de energía.
La brecha de energía depende del tipo de material. La brecha de energía es diferente para conductores, aislantes y semiconductores. La brecha de energía entre la conducción y la banda de valencia indica la conductividad eléctrica del material. La menor brecha de energía entre las bandas muestra que el material es más conductor.
Fo por ejemplo, en los metales, ambas bandas casi se tocan. En los aisladores existe un amplio desfase de energía entre la cenefa y la banda de conducción. En los semiconductores, estas bandas están separadas por una cantidad moderada de energía.
Así, el átomo de cualquier material tiene dos niveles de energía. Los dos niveles de energía se conocen como banda de valencia y banda de conducción. La conductividad del material depende de la diferencia entre los dos niveles de energía.
Definición de banda de valencia
La banda de valencia de cualquier material específico es el orbital electrónico más externo de cualquier átomo. Los electrones en la banda de valencia pueden saltar a la banda de conducción cuando un átomo es excitado por el suministro de energía. Los electrones de la banda de valencia actúan como electrones libres cuando se excita un átomo.
La diferencia de energía entre la energía ocupada más alta de la banda de valencia y la energía ocupada más baja de la banda de conducción se conoce como brecha de banda o brecha de energía prohibida. La banda prohibida indica la propiedad conductiva del material. La gran brecha de banda indica que se requiere mucha energía para excitar los electrones de la banda de valencia para expulsar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción.
Si la banda de valencia y la banda de conducción se superponen, como en el caso de los metales, se requiere mucha menos energía para excitar los electrones de la banda de valencia para que salten a la banda de conducción. Tales tipos de materiales tienen una conductividad muy alta.
La banda de energía o la brecha de energía prohibida a veces se abrevia como VB. La brecha de energía depende del tipo de material. La brecha de energía prohibida de metal, semiconductor y aislante es diferente.
Los aisladores tienen un gran espacio prohibido y, por lo tanto, la corriente eléctrica no fluye incluso a alto voltaje.
Definición de banda de conducción
Una banda de conducción es una banda que tiene electrones libres y es la principal responsable de la conducción. Cuando se excita un átomo, los electrones de la banda de valencia saltan a la banda de conducción y ahora estos electrones son electrones libres y crean una corriente eléctrica. La banda de conducción se abrevia como CB.
Los electrones de la banda de valencia pueden llegar hasta el nivel de Fermi. El nivel de Fermi es el nivel de energía de los electrones a cero grados centígrados. El nivel de Fermi se encuentra entre la banda de valencia y la banda de conducción. Cuando el átomo se excita, los electrones cruzan el nivel de Fermi y alcanzan la banda de conducción. La brecha de energía prohibida o la brecha de banda de los materiales conductores, semiconductores y aislantes se indica a continuación.
Diferencias clave entre la banda de valencia y la banda de conducción
- La banda de valencia existe por debajo del nivel de Fermi, mientras que la banda de conducción existe por encima del nivel de Fermi en el diagrama de banda de energía.
- Cuando los electrones en la banda de valencia se excitan al proporcionar energía, los electrones de la banda de valencia saltan a la banda de conducción.
- La banda de valencia está parcial o completamente llena, mientras que la banda de conducción está vacía o parcialmente llena a temperatura ambiente.
- Los electrones en la banda de valencia están densamente poblados. Por lo tanto, la densidad de electrones en la banda de valencia es mayor que la densidad de electrones en la banda de conducción.
- El núcleo ejerce más fuerza sobre los electrones presentes en la banda de valencia. El núcleo ejerce menos fuerza sobre los electrones presentes en la banda de conducción.
- La banda de valencia es un estado de menor energía. La banda de conducción está en un nivel de energía más alto.
Principal diferencia entre la banda de cenefa y la banda de conducción
Tanto la banda de valencia como la banda de conducción muestran los niveles de energía de los electrones. La diferencia entre la banda de conducción y la banda de valencia se muestra en la siguiente tabla.
| Base de diferencia | Banda de cenefa | Banda de conducción |
|---|---|---|
| Definición | La banda de energía que tiene los electrones de valencia de un átomo se llama banda de valencia. | La banda de energía que tiene electrones libres en un átomo se llama banda de conducción. |
| Abreviatura | Abreviado como VB. | Abreviado como CB. |
| Ubicación en el diagrama de bandas de energía | Por debajo del nivel de Fermi en el diagrama de bandas de energía. | Por encima del nivel de Fermi en el diagrama de bandas de energía. |
| Los electrones se conocen como | Los electrones presentes en la banda de valencia se conocen como electrones de valencia. | Los electrones de la banda de conducción se conocen como electrones de conducción o electrones libres. |
| Energía de los electrones | Los electrones en la banda de valencia tienen menos energía que los electrones libres y la energía Fermi. | Los electrones en la banda de conducción tienen más energía que la energía de los electrones de valencia y la energía de Fermi. |
| Efecto de la energía externa | Al aplicar energía externa, los electrones se mueven desde la banda de valencia. | Al aplicar energía externa, los electrones pasan de la banda de valencia a la banda de conducción. |
| fuerzas nucleares | Los electrones de la banda de valencia están estrechamente unidos al núcleo. Y, por lo tanto, las fuerzas nucleares fuertes actúan sobre la banda de cenefa. | Los electrones de la banda de conducción están débilmente unidos al núcleo. Y, por lo tanto, las fuerzas nucleares débiles actúan sobre la banda de conducción. |
| Nivel de energía | Los electrones tienen niveles de energía más bajos en la banda de valencia. | Los electrones tienen niveles de energía más altos en la banda de conducción. |
| Relleno de banda | Total o parcialmente lleno de electrones. | Vacío o parcialmente lleno de electrones. |
| Densidad de electrones | En la banda de valencia, hay más electrones en un espacio dado. Por lo tanto, la densidad de electrones de la banda de valencia es mayor. | En la banda de conducción, hay menos cantidad de electrones en un espacio dado. Por lo tanto, la densidad electrónica de la banda de conducción es menor. |
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