ఘనపదార్థాలలో అణువుల అమరిక, ద్రవాలు , మరియు వాయువులు ఒకేలా ఉండవు. ఘనపదార్థాలలో, అణువుల అణువులలోని ఎలక్ట్రాన్లు పొరుగు అణువుల కక్ష్యలోకి వెళ్ళే విధంగా దగ్గరగా అమర్చబడి ఉంటాయి. వాయువులలో, అణువుల అమరిక దగ్గరగా లేదు, అయితే, ద్రవాలలో, ఇది మితంగా ఉంటుంది. అందువల్ల అణువులు పరస్పరం చేరుకున్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ కక్ష్య పాక్షికంగా కప్పబడి ఉంటుంది. ఘనపదార్థాలలో అణువులను కలపడం వలన, ఒకే శక్తి స్థాయిలకు ప్రత్యామ్నాయంగా, శక్తి బ్యాండ్ల స్థాయిలు ఏర్పడతాయి. శక్తి స్థాయిల సమితిని దగ్గరగా ప్యాక్ చేస్తారు, దీనిని ఎనర్జీ బ్యాండ్ అంటారు.
ఎనర్జీ బ్యాండ్ అంటే ఏమిటి?
ఎనర్జీ బ్యాండ్ నిర్వచనం, లోపల అణువుల సంఖ్య ఒక క్రిస్టల్ రాయి ఒకదానికొకటి దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు అనేక ఎలక్ట్రాన్లు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి. వాటి షెల్ లోపల ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థాయిలు వాటి శక్తి స్థాయిలలో మార్పుల వల్ల సంభవించవచ్చు. యొక్క ప్రధాన లక్షణం శక్తి బ్యాండ్ అంటే ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ యొక్క శక్తి స్థితులు వేర్వేరు పరిధులలో స్థిరంగా ఉంటాయి. కాబట్టి, అణువు యొక్క శక్తి స్థాయి ప్రసరణ బ్యాండ్లు & వాలెన్స్ బ్యాండ్లలో మారుతుంది.
ఎనర్జీ బ్యాండ్ థియరీ
బోర్ సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఒక అణువు నుండి వచ్చే ప్రతి షెల్ అసమాన స్థాయిలో ప్రత్యేక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఈ సిద్ధాంతం ప్రధానంగా గురించి వివరాలను ఇస్తుంది ఎలక్ట్రాన్ల కమ్యూనికేషన్ లోపలి షెల్ మరియు వెలుపల షెల్ మధ్య. ఎనర్జీ బ్యాండ్ యొక్క సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఎనర్జీ బ్యాండ్లను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించారు, వీటిలో ఈ క్రిందివి ఉన్నాయి.
శక్తి-బ్యాండ్-సిద్ధాంతం
- వాలెన్స్ బ్యాండ్
- నిషేధిత శక్తి అంతరం
- కండక్షన్ బ్యాండ్
వాలెన్స్ బ్యాండ్
స్థిర శక్తి స్థాయిలలో అణువుల లోపల ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం అయితే లోపలి షెల్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తి ఎలక్ట్రాన్ల బయటి షెల్ కంటే మెరుగైనది. బయటి షెల్ లోపల ఉండే ఎలక్ట్రాన్లకు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు అని పేరు పెట్టారు.
ఈ ఎలక్ట్రాన్లలో శక్తి స్థాయిల శ్రేణి ఉంటుంది, ఇవి వాలెన్స్ బ్యాండ్ అని పిలువబడే ఎనర్జీ బ్యాండ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ బ్యాండ్ గరిష్ట ఆక్రమిత శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.
కండక్షన్ బ్యాండ్
వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కేంద్రకం వైపు వదులుగా జతచేయబడతాయి. వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల నుండి కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు బ్యాండ్‌ను స్వేచ్ఛగా వదిలివేస్తాయి. కాబట్టి వీటిని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు అంటారు ఎందుకంటే అవి పొరుగు అణువుల వైపు ప్రవహిస్తాయి.
ఈ ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు కండక్టర్ లోపల ప్రవాహ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తాయి, దీనిని ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్లు అంటారు. ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉన్న బ్యాండ్‌కు కండక్షన్ బ్యాండ్ అని పేరు పెట్టారు మరియు దీని యొక్క ఆక్రమిత శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది.
నిషేధించబడిన గ్యాప్
నిషేధించబడిన అంతరం ప్రసరణ బ్యాండ్ మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్ మధ్య అంతరం. ఈ బ్యాండ్ శక్తి లేకుండా ఒకటి నిషేధించబడింది. అందువల్ల ఈ బ్యాండ్‌లో ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహం లేదు. వాలెన్స్ నుండి ప్రసరణ వరకు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం ఈ అంతరం గుండా వెళుతుంది.
ఈ అంతరం ఎక్కువగా ఉంటే, అప్పుడు వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం వైపు బలంగా కట్టుబడి ఉంటాయి. ప్రస్తుతం, ఈ బ్యాండ్ నుండి ఎలక్ట్రాన్లను తరిమికొట్టడానికి, కొంచెం బయటి శక్తి అవసరం, ఇది నిషేధించబడిన శక్తి అంతరానికి సమానం. కింది రేఖాచిత్రంలో, రెండు బ్యాండ్లు, అలాగే నిషేధించబడిన అంతరం క్రింద వివరించబడింది. గ్యాప్ పరిమాణం ఆధారంగా, ది సెమీకండక్టర్స్ , కండక్టర్లు మరియు అవాహకాలు ఏర్పడతాయి.
శక్తి బ్యాండ్ల రకాలు
ఎనర్జీ బ్యాండ్లను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించారు
- అవాహకాలు
- సెమీకండక్టర్స్
- కండక్టర్లు
అవాహకాలు
అవాహకం యొక్క ఉత్తమ ఉదాహరణలు కలప మరియు గాజు. ఈ అవాహకాలు అనుమతించవు విద్యుత్ ప్రవాహం వాటి ద్వారా ప్రవహించడానికి. అవాహకాలు చాలా తక్కువ వాహకత మరియు అధిక నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. అవాహకంలో, శక్తి అంతరం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, అది 7eV. ఎలెక్ట్రాన్లు బ్యాండ్ల నుండి వాలెన్స్ వంటి ప్రసరణకు ప్రవహించడం వలన పదార్థం పనిచేయడం సాధ్యం కాదు.
శక్తి-బ్యాండ్-ఇన్-అవాహకాలు
అవాహకాల యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు ప్రధానంగా నిషేధించబడిన శక్తి అంతరం చాలా పెద్దవి. కొన్ని రకాల అవాహకాల కోసం, ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, అవి కొన్ని ప్రసారాలను వివరిస్తాయి.
సెమీకండక్టర్స్
సెమీకండక్టర్లకు ఉత్తమ ఉదాహరణలు సిలికాన్ (Si) & జెర్మేనియం (Ge), ఇవి ఎక్కువగా ఉపయోగించే పదార్థాలు. ఈ పదార్థాల యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలు సెమీకండక్టర్లతో పాటు అవాహకాల మధ్య ఉంటాయి. ఈ క్రింది చిత్రాలు ప్రసరణ బ్యాండ్ ఖాళీగా ఉన్న చోట సెమీకండక్టర్ యొక్క ఎనర్జీ బ్యాండ్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతాయి & వాలెన్స్ బ్యాండ్ పూర్తిగా నిండి ఉంటుంది, అయితే ఈ బ్యాండ్లలో నిషేధించబడిన అంతరం నిమిషం 1eV. Ge యొక్క నిషేధించబడిన అంతరం 0.72eV మరియు Si 1.1eV. అందువల్ల, సెమీకండక్టర్‌కు తక్కువ వాహకత అవసరం.
శక్తి-బ్యాండ్-ఇన్-సెమీకండక్టర్స్
సెమీకండక్టర్స్ యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు ప్రధానంగా నిషేధించబడిన శక్తి అంతరం చాలా తక్కువ. సెమీకండక్టర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, వాహకత తగ్గుతుంది.
కండక్టర్లు
కండక్టర్ అనేది ఒక రకమైన పదార్థం, ఇక్కడ నిషేధించబడిన శక్తి అంతరం వాలెన్స్ బ్యాండ్ లాగా అదృశ్యమవుతుంది మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ అవి పాక్షికంగా కవర్ చేసే చాలా దగ్గరగా మారుతుంది. కండక్టర్లకు ఉత్తమ ఉదాహరణలు బంగారం, అల్యూమినియం, రాగి మరియు బంగారం. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల లభ్యత చాలా పెద్దది. కండక్టర్ యొక్క ఎనర్జీ బ్యాండ్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.
శక్తి-బ్యాండ్-ఇన్-కండక్టర్లు
కండక్టర్ల యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు ప్రధానంగా నిషేధించబడిన శక్తి అంతరం ఉండవు. వాలెన్స్ మరియు ప్రసరణ వంటి శక్తి బ్యాండ్లు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. ప్రసరణ కోసం ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల లభ్యత పుష్కలంగా ఉంటుంది. తక్కువ సంఖ్యలో వోల్టేజ్ పెరిగిన తర్వాత ప్రసరణ పెరుగుతుంది.
అందువలన, ఇదంతా ఒక అవలోకనం గురించి శక్తి బ్యాండ్ . పై సమాచారం నుండి చివరకు, ఘనపదార్థాలు, ద్రవాలు మరియు వాయువులు వంటి పదార్ధాలలో అణువు యొక్క అమరిక భిన్నంగా ఉంటుందని మేము నిర్ధారించగలము. వాయువులలో, అణువులు దగ్గరగా లేవు, ఘనపదార్థాలలో అణువులు చాలా దగ్గరగా మరియు ద్రవాలలో, అణువులను మితంగా అమర్చారు. కాబట్టి అణువు యొక్క అణువులలోని ఎలక్ట్రాన్లు ప్రక్కనే ఉన్న అణువులపై కక్ష్యల్లోకి ప్రవహిస్తాయి. అందువల్ల అణువులు సంయుక్తంగా చేరుకున్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ కక్ష్య పాక్షికంగా కవర్ అవుతుంది. ఘనపదార్థాలలో అణువుల కలయిక వల్ల, శక్తి స్థాయిలకు మాత్రమే ప్రత్యామ్నాయంగా, శక్తి బ్యాండ్లు ఏర్పడతాయి. వీటిని దగ్గరగా ప్యాక్ చేస్తారు మరియు దీనిని ఎనర్జీ బ్యాండ్స్ అంటారు. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, ఘనపదార్థాలలో శక్తి బ్యాండ్?
