Chimica / Elettronica Teoria delle bande semiconduttori

[maro.pitti]

Buongiorno ho un dubbio su una cosa per quanto riguarda la teoria delle bande. Per i metalli credo di aver capito la teoria delle bande perchè gli elettroni sono delocalizzati sull'intero solido e stanno in orbitali molecolari che appunto avvolgono l'intero metallo e quindi mi è chiaro che per esempio l'orbitale s splitta in tantissimi livelli ognuno corrispondente ad un orbitale molecolare. Non mi è chiara la teoria delle bande nel caso di un semiconduttore , cioè nel semiconduttore gli elettroni stanno tra gli atomi per via dei legami covalenti quindi come mai si parla anche in questo caso di bande e orbitali molecolari ? Gli elettroni non sono delocalizzati.
Grazie mille se potete rispondere!!

[Pavlat]

Ogni atomo ha i suoi orbitali, quando più atomi formano una molecola o un reticolo gli orbitali si "intersecano" e si generano degli orbitali di molecola o di reticolo. Ogni orbitale è in realtà un livello energetico permesso per l'elettrone. I livelli energetici si dividono in due tipi: di valenza, di conduzione. Gli elettroni di solito stanno su quelli di valenza, ma se vengono eccitati possono saltare su quelli di conduzione. In pratica l'elettrone sta si un orbitale basso, ma se acquista energia può andare su un orbitale più alto.
I metalli hanno gli orbitali di conduzione, quindi occupabili da elettroni "energetici", molto vicini, a volte sovrapposti, agli orbitali di valenza. Basta quindi l'agitazione termica per permettere agli elettroni di saltare da livelli energetici bassi a quelli alti. Quindi più lontani dal nucleo, quindi meno legati, quindi liberi di muoversi. In un semi conduttore, e ancora di più negli isolanti la distanza energetica fra le bande di valenza e di conduzione è elevata, quindi serve tanta energia per creare la "nuvola di elettroni" libera di muoversi sulle bande di conduzione.

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[maro.pitti]

Grazie per aver risposto! Ma considerando il Silicio, in particolare due atomi del reticolo , questi due atomi si legano tramite un legame covalente e hanno due elettroni in comune...ora questi due elettroni si trovano tra i due atomi in un orbitale di legame.Come è possibile che si trovino in un ORBITALE MOLECOLARE CHE SI ESTENDE A TUTTO IL RETICOLO se invece questi due elettroni stanno tra i due atomi considerati e non delocalizzati a tutto il solido. Questo non capisco.

[Pavlat]

Perché gli elettroni non stanno nel legame covalente. La rappresentazione dei legami che si fa in chimica è molto semplificata. Un orbitale è una funzione che descrive la probabilità di esistenza di un elettrone, inoltre un orbitale lo puoi pensare come un livello energetico possibile per l'elettrone.

Quando puoi due atomi si uniscono in una molecola è come se i loro orbitali atomici non esistessero più, ma si creano degli orbitali molecolari al loro posto. I livelli energetici possibili sono di più, e se metti tanti atomi assieme non saranno più distinguibili uno a uno, quindi si parla di bande.

Infine ricorda che la corrente che misuri in un conduttore non è un movimento di elettroni, ma movimento di campo elettrico. Per generare una corrente non serve che l'elettrone vada tanto lontano dal suo atomo, basta che generi movimento di campo.

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[maro.pitti]

Sei grandeee! hai spiegato in modo semplice e chiaro

Ma quindi in definitiva vediamo se ho capito si utilizzano due modelli :

-modello legami covalenti ---> troppo semplice
-modello a bande -----> più completo , spiega bene le energie degli e-


1) Domanda Molto spesso si utilizza un misto dei due giusto? Cioè si dice gli elettroni del legame covalente hanno un energia che sta nella banda di valenza.

[Pavlat]

Si esatto.
Il legame covalente è utile per descrivere i comportamenti chimici, la teoria delle bande è più utile quando si parla di energie e di porzioni di materia, non del singolo atomo.

Sono entrambi modelli corretti se applicati alla situazione giusta.

Ogni teoria è utile nel suo campo, nessuno misura la distanza fra due città tenendo conto della relatività, perché è una complicazione inutile in quel campo applicativo.

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[maro.pitti]

Grandissimo! Sai spiegare molto bene le cose . Mi hai chiarito i dubbi !! Grazie mille!!!

[maro.pitti]

"
Ogni teoria è utile nel suo campo, nessuno misura la distanza fra due città tenendo conto della relatività, perché è una complicazione inutile in quel campo applicativo. " BELLISSIMA FRASE