¡Banda de valencia y banda de conducción, tratando de obtener una imagen clara!

Tome las soluciones del problema potencial de un átomo y observe los niveles de energía .

Entre el nivel de energía n=1 y el nivel de energía n=2 hay una brecha de energía prohibida, es decir, no encontrará el electrón del átomo de hidrógeno allí. Tenga en cuenta la línea gruesa para n grande donde los espacios de energía se vuelven tan pequeños que conducen a un continuo, es decir, una "banda" de energía donde uno puede encontrar el electrón al medir su espectro.

Siempre se puede modelar el potencial colectivo de muchos átomos a granel. Aparecen nuevos niveles de energía debido a este potencial colectivo en el que los electrones ven toda la red y no solo el núcleo padre, dependiendo del material.

En lugar de tener energías discretas como en el caso de los átomos libres, los estados de energía disponibles forman bandas. Crucial para el proceso de conducción es si hay o no electrones en la banda de conducción. En los aisladores, los electrones en la banda de valencia están separados por un gran espacio de la banda de conducción, en conductores como los metales, la banda de valencia se superpone a la banda de conducción, y en los semiconductores hay un espacio lo suficientemente pequeño entre las bandas de valencia y conducción que térmica u otra. las excitaciones pueden cerrar la brecha. Con un espacio tan pequeño, la presencia de un pequeño porcentaje de un material dopante puede aumentar drásticamente la conductividad.

Las brechas, donde los electrones están "prohibidos", surgen debido al potencial colectivo y las soluciones que permite. Uno puede comprender intuitivamente por qué se forman las bandas, debido al potencial colectivo de una gran cantidad de átomos y el principio de incertidumbre debido a la naturaleza mecánica cuántica en este nivel: la red vibra debido al movimiento térmico y los niveles se manchan :).