Diccionario de Electrónica

¿Qué es la Banda prohibida?

La "banda prohibida" (también conocida como "banda de energía prohibida" o "gap de energía") es un concepto fundamental en la teoría de la estructura electrónica de los materiales sólidos, especialmente en la física del estado sólido y la electrónica. Se refiere a un rango de energías en un material donde no se permiten estados electrónicos permitidos. Para comprender este concepto, es importante tener en cuenta cómo están organizados los electrones en los materiales sólidos.

En un átomo aislado, como el hidrógeno, los electrones ocupan niveles discretos de energía llamados "niveles de energía" o "orbitales". Sin embargo, cuando los átomos se unen para formar un material sólido, sus orbitales se combinan y se superponen, lo que da lugar a una estructura de bandas de energía.

Las bandas de energía se refieren a los niveles de energía permitidos para los electrones en un sólido. Hay dos tipos principales de bandas de energía:

Banda de valencia: Esta es la banda de energía más baja que contiene los electrones en los átomos que forman enlaces químicos en el sólido. Los electrones en la banda de valencia están fuertemente ligados a los átomos y no pueden moverse fácilmente a través del material.
Banda de conducción: Esta es la banda de energía más alta que está por encima de la banda de valencia. Los electrones en la banda de conducción tienen energía suficiente para moverse libremente por el material y contribuir a la conducción eléctrica.

La banda prohibida se encuentra entre la banda de valencia y la banda de conducción. Es un rango de energías en el cual no hay estados electrónicos permitidos. En otras palabras, no hay electrones que puedan existir en esta región de energía en el material. Esto es importante porque la capacidad de un material para conducir electricidad o actuar como un aislante depende de la presencia o ausencia de electrones en esta banda prohibida.

La conductividad eléctrica de un material está relacionada con la capacidad de los electrones para moverse a través de él. En los aislantes, la banda prohibida es lo suficientemente grande como para evitar que los electrones en la banda de valencia pasen a la banda de conducción. En los conductores, la banda prohibida es pequeña o incluso inexistente, lo que permite que los electrones se muevan con facilidad de la banda de valencia a la banda de conducción.

Los semiconductores son materiales que ocupan una posición intermedia entre los conductores y los aislantes. Tienen una banda prohibida lo suficientemente pequeña como para permitir que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción con la adición de energía térmica o fotónica. Esto les permite ser utilizados en dispositivos electrónicos como transistores y diodos.

En resumen, la banda prohibida es un concepto esencial en la teoría de la estructura electrónica de materiales sólidos que influye en su capacidad para conducir electricidad y en sus propiedades electrónicas en general.