Γιατί η ζώνη αγωγιμότητας ηλεκτρονίων αφήνει τη ζώνη αγωγιμότητας;
Ζώνη αγωγιμότητας: Αυτή είναι η ενεργειακή ζώνη όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται ελεύθερα και να συμβάλουν στην ηλεκτρική αγωγιμότητα. Σκεφτείτε το σαν αυτοκινητόδρομος για ηλεκτρόνια.
Τι συμβαίνει:
* Θερμική διέγερση: Τα ηλεκτρόνια αποκτούν ενέργεια από τη θερμότητα (θερμική ενέργεια). Αυτή η ενέργεια μπορεί να τους ωθήσει από τη ζώνη σθένους (όπου συνήθως συνδέονται με τα άτομα) μέχρι τη ζώνη αγωγιμότητας.
* απορρόφηση φωτονίων: Τα ηλεκτρόνια μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια από τα φωτόνια (φως). Εάν το φωτόνιο έχει αρκετή ενέργεια, μπορεί να διεγείρει το ηλεκτρόνιο στη ζώνη αγωγιμότητας.
* Ηλεκτρικό πεδίο: Ένα εφαρμοσμένο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας, δίνοντάς τους περισσότερη ενέργεια.
Γιατί δεν "αφήνουν":
* Κβαντική μηχανική: Τα ηλεκτρόνια σε ένα υλικό υπάρχουν σε επίπεδα κβαντισμένης ενέργειας. Μπορούν να καταλάβουν μόνο συγκεκριμένες ενεργειακές καταστάσεις.
* Μεταβάσεις ενέργειας: Όταν ένα ηλεκτρόνιο κερδίζει ενέργεια, μεταβαίνει σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας μέσα στο υλικό. Αυτή η μετάβαση μπορεί να είναι σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση εντός της ζώνης αγωγιμότητας ή ακόμα και σε υψηλότερη ζώνη (π.χ., η ζώνη αγωγιμότητας ενός ημιαγωγού).
Παραδείγματα:
* ημιαγωγοί: Σε ημιαγωγούς, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταβαίνουν από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας λόγω θερμικής διέγερσης ή απορρόφησης φωτονίων. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι ημιαγωγοί γίνονται αγώγιμοι.
* μέταλλα: Τα μέταλλα έχουν αλληλεπικαλυπτόμενες ζώνες αγωγιμότητας και σθένους, έτσι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται ήδη στη ζώνη αγωγιμότητας και μετακινούνται εύκολα.
Βασικό σημείο: Τα ηλεκτρόνια δεν "αφήνουν" τη ζώνη αγωγιμότητας και εξαφανίζονται. Απλώς μεταβαίνουν σε διαφορετική κατάσταση ενέργειας, είτε εντός της ζώνης είτε σε διαφορετική ζώνη, ανάλογα με την ενέργεια που αποκτούν.
