Docente: Ing. Raimon Salazar Los Solidos Para estudiar los sólidos, se suelen considerar por un lado los núcleos de los átomos junto con los electrones de menos energía que están muy fuertemente ligados al núcleo, y por otro lado los electrones menos ligados, los que están en las capas más lejanas al núcleo, a los que se llama “de valencia” y son los encargados de formar los enlaces químicos que mantienen los sólidos unidos y formando una sola pieza. Según vamos acercando los átomos de nuestro sólido entre sí para formar un cristal (es decir, un arreglo de átomos ordenados de una determinada manera), los niveles de energía de los electrones de valencia comienzan a desplazarse y a agruparse, formando bandas de energía. Dichas bandas están, en realidad, compuestas por muchos niveles energéticos muy juntitos.

Docente: Ing. Raimon Salazar Los Solidos De nuevo, los electrones pueden tener cualquier energía dentro de una banda, pero no puede tener los valores de energía que hay entre banda y banda. A estas bandas de energía prohibida, en inglés se les llama band gap, algo así como el hueco entre las bandas, y de hecho, en español se suele utilizar la palabra gap también. La figura muestra cómo los niveles energéticos para los electrones de átomos aislados se combinan formando bandas de energía para los electrones en un sólido.

Docente: Ing. Raimon Salazar Los Solidos ¿Qué sucede con la temperatura?. De una manera parecida a lo que pasaba con los electrones aislados, a 0 K (que se lee cero Kelvin, y es la temperatura más baja posible de la que hablaba antes) los electrones de los sólidos van ocupando los niveles más bajos (recuerda que las bandas, al fin y al cabo, están compuestas por niveles muy juntos) sin dejar ninguno libre. Si subimos la temperatura un poco, los electrones más energéticos (los de la superficie de esta especie de mar de electrones) pueden ganar energía y ocupar niveles algo más altos dentro de su banda, si es que hay alguno libre.

Docente: Ing. Raimon Salazar Los Solidos En la Figura, se ha representado cómo los niveles electrónicos de los átomos aislados se convierten en bandas de energía cuando los átomos forman un sólido. Tenemos una banda de poca energía que se suele llamar banda de valencia que está llena de electrones y por eso de color verde, y una banda de más energía, que en este caso está vacía de electrones (y por eso de color gris). A esta banda inmediatamente superior a la de valencia se le suele llamar banda de conducción.